エピタキシャル薄膜全固体二次電池の構築と界面研究

• 研究課題/領域番号: 25420724
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機材料・物性
• 研究機関: 国立研究開発法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 大西 剛 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 国際ナノアーキテクトニクス研究拠点, MANA研究者 (80345230)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2015年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2013年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: 機能性セラミックス / 機能性セラミックス材料

研究成果の概要

全固体Liイオン電池の超高出力化を最終目標として、正極活物質、固体電解質、そして集電体の酸化物エピタキシャル薄膜を作製するとともに、これらを積層することでエピタキシャル薄膜全固体二次電池の構築を試みた。各薄膜の最適な成長条件が大きく異なり想定していた組合せが許されなかったため、一部エピタキシャルをあきらめ非晶質の固体電解質を用いることで、薄膜全固体二次電池の構築に成功し、高出力な電池の作製に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Influence of high deposition rate on LiCoO2 epitaxial films prepared by pulsed laser deposition (2015)
  • 著者名/発表者名: K. Nishio, T. Ohnishi, M. Osada, N. Ohta, K. Wtanabe, K. Takada
  • 雑誌名: Solid State Ionics 巻: 286 ページ: 91-95
  • DOI: 10.1016/j.ssi.2015.06.006
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High Electron Mobility of Nb-Doped SrTiO3 Films Stemming from Rod-Type Sr Vacancy Clusters (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Kobayashi, Y. Mizumukai, T. Ohnishi, N. Shibata, Y. Ikuhara and T. Yamamoto
  • 雑誌名: ACS Nano 巻: 9 号: 11 ページ: 10769-10777
  • DOI: 10.1021/acsnano.5b05720
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Epitaxy of Li3xLa2/3-xTiO3 films and the influence of la ordering on Li-ion conduction (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Ohnishi, K. Mitsuishi, K. Nishio, K. Takada
  • 雑誌名: Chemistry of Materials 巻: 27 号: 4 ページ: 1233-1241
  • DOI: 10.1021/cm504033r
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Composition controlled LiCoO2 epitaxial thin film growth by pulsed laser deposition (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Ohnishi, K. Nishio, K. Takada
  • 雑誌名: Proc. of SPIE 巻: 9364 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1117/12.2076710
  • 査読あり
• [雑誌論文] An amorphous Si film anode for all-solid-state lithium batteries (2014)
  • 著者名/発表者名: R. Miyazaki, N. Ohta, T. Ohnishi, I, Sakaguchi, K. Takada
  • 雑誌名: Journal of Power Sources 巻: 272 ページ: 541-545
  • DOI: 10.1016/j.jpowsour.2014.08.109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of LiCoO2 epitaxial thin films using a sol-gel method (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Kwon, T. Ohnishi, K. Mitsuishi, T.C. Ozawa, K. Takada
  • 雑誌名: Journal of Power Sources 巻: 274 ページ: 417-423
  • DOI: 10.1016/j.jpowsour.2014.10.070
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of microscopy for lithium analysis using medium-energy (2014)
  • 著者名/発表者名: 小林峰、鴨志田敦史、秋山日出夫、渡邊賢、大西剛、高田和典、鈴木拓
  • 雑誌名: Applied Physics Express 巻: 7 号: 10 ページ: 1-4
  • DOI: 10.7567/apex.7.106601
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal orientation of epitaxial LiCoO2 films grown on SrTiO3 substrates (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Nishio, T. Ohnishi, K. Akatsuka, K. Takada
  • 雑誌名: Journal of Power Sources 巻: 247 ページ: 687-691
  • DOI: 10.1016/j.jpowsour.2013.08.132
  • 査読あり
• [雑誌論文] Versatile van der Waals epitaxy-like growth of crystal films using two-dimensional nanosheets as a seed layer: Orientation tuning of SrTiO3 films along three important axes on glass substrates (2014)
  • 著者名/発表者名: T. Shibata, H. Takano, Y. Ebina, D.S. Kim, T.C. Ozawa, K. Akatsuka, T. Ohnishi, K. Takada, T. Kogure, T. Sasaki
  • 雑誌名: Journal of Materials Chemistry C 巻: 2 号: 3 ページ: 441-449
  • DOI: 10.1039/c3tc31787k
  • 査読あり
• [雑誌論文] High performance silicon-based anodes in solid-state lithium batteries (2014)
  • 著者名/発表者名: R.B. Cervera, N. Suzuki, T. Ohnishi, M. Osada, K. Mitsuishi, T. Kambara, K. Takada
  • 雑誌名: Energy and Environmental Science 巻: 7 号: 2 ページ: 662-666
  • DOI: 10.1039/c3ee43306d
  • 査読あり
• [雑誌論文] Corrigendum to "Crystal orientation of epitaxial LiCoO2 films grown on SrTiO3 substrates" [J. Power Sources 247 (2014) 687-691] (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Nishio, T. Ohnishi, K. Akatsuka, K. Takada
  • 雑誌名: Journal of Power Sources 巻: 0 ページ: 412-413
  • DOI: 10.1016/j.jpowsour.2014.03.067
  • 査読あり
• [雑誌論文] Silicon nitride thin film electrode for lithium-ion batteries (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Suzuki, R.B. Cervera, T. Ohnishi, K. Takada
  • 雑誌名: J. Power Sources 巻: 231 ページ: 186-189
  • DOI: 10.1016/j.jpowsour.2012.12.097
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oriented film growth of Ba1-xSrxTiO3 dielectrics on glass substrates using 2D nanosheet seed layer (2013)
  • 著者名/発表者名: C. Jung, T. Ohnishi, M. Osada, K. Takada, T. Sasaki
  • 雑誌名: ACS Applied Materials and Interfaces 巻: 5 号: 11 ページ: 4592-4596
  • DOI: 10.1021/am400849z
  • 査読あり
• [学会発表] Epitaxial Thin Film Growth for Interface Research on All Solid-State Li-Ion Batteries (2016)
  • 著者名/発表者名: T. Ohnishi
  • 学会等名: BIT’s 2nd Annual World Congress of Smart Materials-2016
  • 発表場所: Grand Copthorne Waterfront Hotel , Singapore
  • 年月日: 2016-03-04
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] LLZ焼結体の表面 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大西剛、岩谷幸作、本林秀文、高田和典
  • 学会等名: 第41回固体イオニクス討論会
  • 発表場所: 北海道大学工学部フロンティア応用科学研究棟
  • 年月日: 2015-11-25
• [学会発表] パルスレーザー堆積法の理想と現実 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大西剛
  • 学会等名: 第35回エレクトロセラミックス研究討論会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス 蔵前会館
  • 年月日: 2015-10-22
  • 招待講演
• [学会発表] Influence of La Ordering on Li-ion Conduction in Li3xLa2/3-xTiO3 Epitaxial Films (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Ohnishi, K. Mitsuishi, K. Nishio, K. Takada
  • 学会等名: The 9th International Conference on the Science and Technology for Advanced Ceramics (STAC-9)
  • 発表場所: つくば国際会議場
  • 年月日: 2015-10-19
  • 国際学会
• [学会発表] Solid-State Lithium Battery and Thin Film Technology (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi, Ohnishi
  • 学会等名: 11th International Conference on Ceramic Materials and Components for Energy and Environmental Applications
  • 発表場所: Vancouver, BC, Canada
  • 年月日: 2015-06-19
  • 招待講演
• [学会発表] Influence of La Ordering in Li3xLa2/3−xTiO3 Epitaxial Films on Li-Ion Conduction (2015)
  • 著者名/発表者名: T. Ohnishi, K. Mitsuishi, K. Nishio, K. Takada
  • 学会等名: 20th International Conference on Solid State Ionics
  • 発表場所: Keystone, Colorado, USA
  • 年月日: 2015-06-15
• [学会発表] High-rate growth of high-crystallinity LiCoO2 epitaxial thin films by pulsed laser deposition (2015)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Ohnishi
  • 学会等名: SPIE OPTO
  • 発表場所: San Francisco, California, USA
  • 年月日: 2015-02-08
  • 招待講演
• [学会発表] Thin film growth by pulsed laser deposition for interface research on all solid-state Li-ion batteries (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Ohnishi
  • 学会等名: Oxide Thin Films for Advanced Energy and Information Applications: Materials Chemistry of Thin Film Oxides
  • 発表場所: Hilton Chicago Indian Lakes Resort, Chicago, USA
  • 年月日: 2014-07-14
  • 招待講演
• [学会発表] THIN FILM GROWTH BY PULSED LASER DEPOSITION FOR INTERFACE RESEARCH ON ALL SOLID-STATE Li-ION BATTERIES (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Ohnishi
  • 学会等名: Oxide Thin Films for Advanced Energy and Information Applications: Materials Chemistry of Thin Film Oxides
  • 発表場所: Hilton Chicago Indian Lakes Resort, Chicago, USA
  • 招待講演
• [学会発表] 全固体リチウムイオン電池と薄膜技術 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大西剛
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 同志社大学京田辺キャンパス
  • 招待講演
• [学会発表] 全固体リチウム電池と薄膜技術 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大西剛
  • 学会等名: 2013電気化学秋季大会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス
  • 招待講演
• [学会発表] Li3xLa2/3-xTiO3エピタキシャル薄膜の組成制御 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大西剛、西尾和記、高田和典
  • 学会等名: 第54回電池討論会
  • 発表場所: 大阪国際会議場