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リチウム空気電池の最適化理論設計のための基盤構築

研究課題

研究課題/領域番号 25420749
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 構造・機能材料
研究機関工学院大学

研究代表者

高羽 洋充  工学院大学, 公私立大学の部局等, 教授 (80302769)

研究協力者 山本 航  
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 *注記
4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2013年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード金属空気電池 / 分極曲線 / マルチスケールシミュレーション / 第一原理計算 / リチウム / 電極 / 劣化 / シミュレーション / リチウム空気電池 / マルチスケール / 充放電曲線シミュレータ / 計算化学 / カソード空気極 / 格子ボルツマン法 / 細孔閉塞 / カーボン
研究成果の概要

本研究では、リチウム空気電池の開発を目的として、ミクロ/メソ/マクロのシミュレーション手法を融合させたマルチスケール計算化学プログラム群を開発することで、リチウム空気電池の実用化研究をトータルに支援できる理論的設計基盤の構築を行った。カソード極の過電圧を考慮して電流―電圧曲線を求めるシミュレータの開発、自由ポテンシャル変化から充電電圧を理論的な見積もり、リサイクル特性を微細構造の変化にもとづいて評価できるプログラム、を開発した。また、溶媒和イオン液体のシミュレーションも実施し、電解質が電池性能に及ぼす影響を定量的に明らかにした。

報告書

(4件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実施状況報告書
  • 2013 実施状況報告書
  • 研究成果

    (24件)

すべて 2016 2015 2014 2013 その他

すべて 学会発表 (22件) (うち国際学会 3件、 招待講演 2件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [学会発表] リチウム空気電池材料の理論設計に関するシミュレーション研究2016

    • 著者名/発表者名
      山本 航、高羽 洋充
    • 学会等名
      化学工学会第81年会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2016-03-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] リチウム空気電池における充電反応過程のモデリング2016

    • 著者名/発表者名
      添野 壮大、高羽 洋充
    • 学会等名
      化学工学会第81年会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2016-03-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] リチウム空気電池の最適化のためのシミュレーション2015

    • 著者名/発表者名
      高羽洋充
    • 学会等名
      有機エレクトロニクス研究会(OME)
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2015-12-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Modeling of Li2O2 Deposition on Carbon Surface with Consideration of Solvation Effect of Triglyme2015

    • 著者名/発表者名
      Wataru Yamamoto, Hiromitsu Takaba
    • 学会等名
      MRS Fall Meeting 2015
    • 発表場所
      Boston, USA
    • 年月日
      2015-12-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] リチウムイオン電池負極炭素材料のミクロ・メソ構造解析シミュレーション2015

    • 著者名/発表者名
      藤波大輔、山本智、高羽洋充
    • 学会等名
      第42回炭素材料学会年会
    • 発表場所
      関西大学
    • 年月日
      2015-12-02
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 電解質の溶媒和効果も考慮したLi空気電池カソードにおける放電析出過程のモデリング2015

    • 著者名/発表者名
      山本航、高羽洋充
    • 学会等名
      第56回電池討論会
    • 発表場所
      愛知県産業労働センター
    • 年月日
      2015-11-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Multi-Scale Modeling of Lithium-Air Batteries2015

    • 著者名/発表者名
      Hiromitsu Takaba, Wataru Yamamoto
    • 学会等名
      The 14th International Symposium on Advanced Technology (ISAT-14)
    • 発表場所
      Tokyo
    • 年月日
      2015-11-02
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 分子動力学法による[Li(G3)][TFSA]の構造解析シミュレーション2015

    • 著者名/発表者名
      山本航、高羽洋充
    • 学会等名
      第 6 回イオン液体討論会
    • 発表場所
      同志社大学
    • 年月日
      2015-10-26
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] リチウム空気電池における放電生成物分解に関する計算化学的研究2015

    • 著者名/発表者名
      添野壮大、磯昇二郎、高羽洋充
    • 学会等名
      第5回CSJ化学フェスタ
    • 発表場所
      タワーホール船堀
    • 年月日
      2015-10-15
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 電解質の溶媒和効果も考慮したLi2O2析出挙動のモデリング2015

    • 著者名/発表者名
      山本航、齋藤 守弘、高羽洋充
    • 学会等名
      電気化学秋季大会
    • 発表場所
      埼玉工業大学
    • 年月日
      2015-09-11
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Analytical Study of Polarization Curve of Li-Air Battery based on Novel Products Deposition Model Suggested by First-principles Molecular Dynamics Simulations2015

    • 著者名/発表者名
      Wataru Yamamoto, Hiromitsu Takaba
    • 学会等名
      17th Topical Meeting of the International Society of Electrochemistry
    • 発表場所
      Saint Malo, France
    • 年月日
      2015-06-01
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 第一原理分子動力学法を用いたリチウム空気電池における酸化物の析出形態の解析2015

    • 著者名/発表者名
      山本航、高羽洋充
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2015年会
    • 発表場所
      岡山大学津島キャンパス
    • 年月日
      2015-03-18
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] リチウム空気電池の空気極におけるLi2O2生成反応の第一原理分子動力学シミュレーション2015

    • 著者名/発表者名
      山本航、高羽洋充
    • 学会等名
      電気化学会第82回大会
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      2015-03-17
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] リチウム空気電池における放電生成物分解過程の計算化学的研究2014

    • 著者名/発表者名
      礒 昇二郎、山本航、齋藤 守弘、高羽洋充
    • 学会等名
      第55回電池討論会
    • 発表場所
      国立京都国際会館
    • 年月日
      2014-11-19
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] リチウム空気電池におけるカソード反応物析出挙動の第一原理分子動力学シミュレーション2014

    • 著者名/発表者名
      山本航、高羽洋充
    • 学会等名
      第55回電池討論会
    • 発表場所
      国立京都国際会館
    • 年月日
      2014-11-19
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] First-Principles Calculations of Discharge Precipitates in Li-air Battery Cathode2014

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto, Hiromitsu Takaba, Md.Khorshed Alam
    • 学会等名
      The 21st International SPACC Symposium
    • 発表場所
      工学院大学
    • 年月日
      2014-11-02
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] リチウム空気電池の空気極のカーボン表面へのLi2O2析出過程のモデル化2014

    • 著者名/発表者名
      山本航、高羽洋充
    • 学会等名
      2014電気化学秋季大会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      2014-09-28
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Multi-Scale Modeling of Lithium-Air Batteries2014

    • 著者名/発表者名
      高羽洋充
    • 学会等名
      Collaborative Conference on Materials Research
    • 発表場所
      Incheon, South Korea
    • 年月日
      2014-06-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Dynamics of Deposited Li2O2 Clusters on Cathode Surface in Li-O2 Battery Investigated By First-Principles Molecular Dynamics2014

    • 著者名/発表者名
      Wataru Yamamoto,Md.Khorshed Alam,Hiromitsu Takaba
    • 学会等名
      The 225th Electrochemical Society(225th ECS Meeting)
    • 発表場所
      The 225th Electrochemical Society(225th ECS Meeting)
    • 年月日
      2014-05-14
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] リチウム空気電池におけるカソード電極反応と電池性能に関する計算化学的研究

    • 著者名/発表者名
      山本航、高羽洋充
    • 学会等名
      2013年電気化学秋季大会
    • 発表場所
      東京工業大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] リチウム空気電池における反応生成物の析出過程の第一原理分子動力学法計算

    • 著者名/発表者名
      山本航、高羽洋充
    • 学会等名
      日本コンピュータ化学会2013秋季年会
    • 発表場所
      九州大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] リチウム空気電池カソードにおけるLi2O2の拡散に関する第一原理分子動力学計算

    • 著者名/発表者名
      山本航、高羽洋充
    • 学会等名
      化学工学会第79年会
    • 発表場所
      岐阜大学
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [図書] 次世代蓄電池の【最新】材料技術と性能評価2013

    • 著者名/発表者名
      高羽洋充、山本 航 他
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      情報技術協会
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [備考] 工学院大学高羽研究室研究テーマ

    • URL

      http://www.ns.kogakuin.ac.jp/~bt13452/research.html

    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2014-07-25   更新日: 2019-07-29  

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