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オペランド軟X線吸収/発光分光を用いた二次電池電極材料の電子状態解析

研究課題

研究課題/領域番号 25871186
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 物理化学
分析化学
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

朝倉 大輔  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 省エネルギー研究部門, 研究員 (80435619)

研究協力者 細野 英司  
原田 慈久  
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
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2015年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2013年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワードリチウムイオン電池 / 電極材料 / 酸化還元反応 / 軟X線分光 / オペランド解析
研究成果の概要

車載用途等を念頭に入れたリチウムイオン電池電極のさらなる高性能化のために、電極中の充放電反応を電子物性の観点から詳細に理解することが重要視されている。本研究では電極材料の構成元素のうち、充放電に最も重要な遷移金属の3d軌道と酸素の2p軌道を直接的に観測できる軟X線分光を、充放電動作下(オペランド環境)でも実施できるように特殊なIn situセルを開発した。代表的な正極材料であるLiMn2O4 等に対して、遷移金属 L3端のオペランド軟X線発光分光測定を行った。LiMn2O4においては、充放電時のMn3+、Mn4+各状態を解明し、さらにO 2p軌道の酸化還元反応への寄与も解明することができた。

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

    (27件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 2件、 招待講演 6件) 図書 (2件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] オペランド軟X 線発光分光によるリチウムイオン電池の研究2016

    • 著者名/発表者名
      朝倉大輔、細野英司、原田慈久
    • 雑誌名

      表面科学

      巻: 37 号: 2 ページ: 66-71

    • DOI

      10.1380/jsssj.37.66

    • NAID

      130005127235

    • ISSN
      0388-5321, 1881-4743
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Operando soft x-ray emission spectroscopy of LiMn2O4 thin film involving Li-ion extraction/insertion reaction2015

    • 著者名/発表者名
      D. Asakura, E. Hosono, H. Niwa, H. Kiuchi, J. Miyawaki, Y. Nanba, M. Okubo, H. Matsuda, H. Zhou, M. Oshima, Y. Harada
    • 雑誌名

      Electrochemistry Communications

      巻: 50 ページ: 93-96

    • DOI

      10.1016/j.elecom.2014.09.015

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] コンバージョン反応を伴うFe2O3負極のオペランド軟X線発光分光2016

    • 著者名/発表者名
      朝倉大輔、細野英司、丹羽秀治、木内久雄、宮脇淳、難波優輔、大久保將史、松田弘文、尾嶋正治、原田慈久
    • 学会等名
      電気化学会第83回大会
    • 発表場所
      大阪大学 (大阪府吹田市)
    • 年月日
      2016-03-29
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] リチウムイオン電池の電極の軟X線RIXSとオペランド分光2016

    • 著者名/発表者名
      朝倉大輔
    • 学会等名
      日本物理学会第71回年次大会
    • 発表場所
      東北学院大学 (仙台市)
    • 年月日
      2016-03-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 鉄系リチウムイオン電池電極材料のオペランド軟X線発光分光2016

    • 著者名/発表者名
      朝倉大輔、細野英司、丹羽秀治、木内久雄、宮脇淳、難波優輔、大久保將史、松田弘文、尾嶋正治、原田慈久
    • 学会等名
      第29回日本放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
    • 発表場所
      オークビレッジ柏の葉 (千葉県柏市)
    • 年月日
      2016-01-10
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 軟X線発光分光によるリチウム電池のオペランド計測2015

    • 著者名/発表者名
      朝倉大輔
    • 学会等名
      2015年真空・表面科学合同講演会 第56回真空に関する連合講演会
    • 発表場所
      つくば国際会議場(茨城県つくば市)
    • 年月日
      2015-12-03
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Electrochemical operando soft x-ray emission spectroscopy for Li-ion-battery electrodes2015

    • 著者名/発表者名
      朝倉大輔、細野英司、丹羽秀治、木内久雄、宮脇淳、難波優輔、大久保將史、松田弘文、周豪慎、尾嶋正治、原田慈久
    • 学会等名
      16th International Conference on X-ray Absorption Fine Structure
    • 発表場所
      カールスルーエ工科大学(カールスルーエ、ドイツ)
    • 年月日
      2015-08-25
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Operando electronic-structure analysis for the cathode materials of Li-ion battery by soft X-ray emission spectroscopy2015

    • 著者名/発表者名
      朝倉大輔、細野英司、丹羽秀治、木内久雄、宮脇淳、難波優輔、大久保將史、松田弘文、周豪慎、尾嶋正治、原田慈久
    • 学会等名
      4th International Symposium on Energy Challenges and Mechanics
    • 発表場所
      Hilton Aberdeen Treetops Hotel (アバディーン、イギリス)
    • 年月日
      2015-08-13
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 軟X線発光分光から見たリチウムイオン電池正極材料における遷移金属-酸素間の電荷移動効果2015

    • 著者名/発表者名
      朝倉大輔、細野英司、難波優輔、周豪慎、室隆桂之
    • 学会等名
      電気化学会大会
    • 発表場所
      横浜国立大学(横浜市)
    • 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] 軟X線分光による蓄電池材料のオペランド電子状態解析2015

    • 著者名/発表者名
      朝倉大輔
    • 学会等名
      日本放射光学会
    • 発表場所
      立命館大学(滋賀県草津市)
    • 年月日
      2015-01-11
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] オペランド軟X線発光分光用LiMn2O4電極チップの開発2014

    • 著者名/発表者名
      細野英司、朝倉大輔、丹羽秀治、木内久雄、宮脇淳、難波優輔、大久保將史、松田弘文、周豪慎、尾嶋正治、原田慈久
    • 学会等名
      電池討論会
    • 発表場所
      京都国際会館(京都市)
    • 年月日
      2014-11-21
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] オペランド軟X線発光分光を用いたLiMn2O4の電子状態解析2014

    • 著者名/発表者名
      朝倉大輔、細野英司、丹羽秀治、木内久雄、宮脇淳、難波優輔、大久保將史、松田弘文、周豪慎、尾嶋正治、原田慈久
    • 学会等名
      電池討論会
    • 発表場所
      京都国際会館(京都市)
    • 年月日
      2014-11-21
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 軟X線発光分光によるLiMn2O4のオペランド電子状態解析2014

    • 著者名/発表者名
      朝倉大輔、細野英司、丹羽秀治、木内久雄、宮脇淳、難波優輔、大久保將史、松田弘文、周豪慎、尾嶋正治、原田慈久
    • 学会等名
      固体イオニクス討論会
    • 発表場所
      東京工業大学(東京都目黒区)
    • 年月日
      2014-11-16
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] オペランド軟X線発光分光用LiMn2O4電極チップの開発と電子状態解析2014

    • 著者名/発表者名
      細野英司、朝倉大輔、丹羽秀治、木内久雄、宮脇淳、難波優輔、大久保將史、松田弘文、周豪慎、尾嶋正治、原田慈久
    • 学会等名
      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(東京都目黒区)
    • 年月日
      2014-10-24
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] オペランド軟X線発光分光によるLiMn2O4の電子状態解析2014

    • 著者名/発表者名
      朝倉大輔、細野英司、丹羽秀治、木内久雄、宮脇淳、難波優輔、大久保將史、松田弘文、周豪慎、尾嶋正治、原田慈久
    • 学会等名
      電気化学秋季大会
    • 発表場所
      北海道大学(札幌市)
    • 年月日
      2014-09-27
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] オペランド軟X線分光によるLiイオン電池正極材料の電子状態解析2014

    • 著者名/発表者名
      朝倉大輔
    • 学会等名
      応用物理学会秋季学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学(札幌市)
    • 年月日
      2014-09-18
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 水溶液系電解質を用いたLiMn2O4の電気化学オペランド軟X線発光分光2014

    • 著者名/発表者名
      細野英司、朝倉大輔、丹羽秀治、木内久雄、宮脇淳、難波優輔、大久保將史、松田弘文、周豪慎、尾嶋正治、原田慈久
    • 学会等名
      日本セラミックス協会秋季シンポジウム
    • 発表場所
      鹿児島大学(鹿児島市)
    • 年月日
      2014-09-09
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] リチウムイオン電池正極材料LiMn2O4のオペランド軟X線発光分光2014

    • 著者名/発表者名
      朝倉大輔、細野英司、丹羽秀治、木内久雄、宮脇淳、難波優輔、大久保將史、松田弘文、周豪慎、尾嶋正治、原田慈久
    • 学会等名
      日本物理学会秋季大会
    • 発表場所
      中部大学(愛知県春日井市)
    • 年月日
      2014-09-07
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Operando Soft X-ray Emission Spectroscopy of Electrode Materials for Li-Ion Batteries2014

    • 著者名/発表者名
      朝倉大輔、細野英司、丹羽秀治、木内久雄、宮脇淳、難波優輔、大久保將史、松田弘文、周豪慎、尾嶋正治、原田慈久
    • 学会等名
      65th Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry
    • 発表場所
      EPFL(ローザンヌ、スイス)
    • 年月日
      2014-09-01
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Operando Mn L3 RIXS of LiMn2O4 with electrochemical Li-ion extraction/insertion2014

    • 著者名/発表者名
      朝倉大輔、細野英司、丹羽秀治、木内久雄、宮脇淳、難波優輔、大久保將史、松田弘文、周豪慎、尾嶋正治、原田慈久
    • 学会等名
      International Workshop on Photoionization and Resonant Inelastic X-Ray Scattering 2014
    • 発表場所
      ETTORE MAJORANA FOUNDATION AND CENTER OR SCIENTIFIC CULTURE(エリチェ、イタリア)
    • 年月日
      2014-08-30
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] コアシェル型プルシアンブルー類似体におけるリチウムイオン脱挿入反応

    • 著者名/発表者名
      朝倉大輔、大久保將史、水野善文、周豪慎、Carissa H. Li、Daniel R. Talham
    • 学会等名
      錯体化学会第63回討論会
    • 発表場所
      琉球大学(沖縄県西原町)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] コアシェル型プルシアンブルー類似体を用いたリチウムイオン電池電極材料の電気化学特性

    • 著者名/発表者名
      朝倉大輔、大久保將史、水野善文、周豪慎、Carissa H. Li、Daniel R. Talham
    • 学会等名
      第39回固体イオニクス討論会
    • 発表場所
      くまもと県民交流館パレア(熊本市)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [学会発表] 水系電解液を用いたLiMn2O4のオペランド軟X線発光分光

    • 著者名/発表者名
      朝倉大輔、細野英司、丹羽秀治、木内久雄、宮脇淳、難波優輔、大久保將史、松田弘文、周豪慎、尾嶋正治、原田慈久
    • 学会等名
      電気化学会第81回大会
    • 発表場所
      関西大学(大阪府吹田市)
    • 関連する報告書
      2013 実施状況報告書
  • [図書] チタン Vol.64, No.22016

    • 著者名/発表者名
      朝倉大輔、細野英司
    • 総ページ数
      4
    • 出版者
      日本チタン協会
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [図書] 工業材料2015年4月号2015

    • 著者名/発表者名
      朝倉大輔、細野英司
    • 総ページ数
      1
    • 出版者
      日刊工業出版プロダクション
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [備考] 産総研プレスリリース(2014/11/24)

    • URL

      http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2014/pr20141125/pr20141125.html

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [産業財産権] 軟X線を用いた二次電池オペランド測定用電極2014

    • 発明者名
      朝倉大輔、細野英司、松田弘文
    • 権利者名
      産業技術総合研究所
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2014-164810
    • 出願年月日
      2014-08-13
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2014-07-25   更新日: 2019-07-29  

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