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セラミックス分離型金属-空気電池へのセラミックス・金属材料学アプローチ

研究課題

研究課題/領域番号 26289235
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 無機材料・物性
研究機関九州大学

研究代表者

林 克郎  九州大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90397034)

研究分担者 高村 仁  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30250715)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
研究課題ステータス 完了 (2016年度)
配分額 *注記
15,990千円 (直接経費: 12,300千円、間接経費: 3,690千円)
2016年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2015年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2014年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
キーワード空気電池 / ナトリウム / 元素戦略 / 酸素還元 / イオン伝導体 / 炭素材料 / 固体化学 / イオン液体 / ナシコン / セラミックセパレーター / セラミックス / 低消費電力・高エネルギー密度 / 表面・界面物性 / 複合材料・物性 / 固体電解質 / 革新電池 / ナノポーラス金 / 空気極 / 高速イオン伝導体 / 固体イオニクス / ナノポーラス
研究成果の概要

水溶液系Na-空気電池の優位点と問題点を明らかにし、それらの解決を図ることを目的とした。ナノポーラス金電極を水溶液系空気電池に初めて導入することにより、本系との適合性の良さを示した。また、非水系と水溶液系を直接比較することが可能となり、水溶液系の利点を明確にした。そのほか、優れた空気極触媒、負極側の電解液へのイオン液体導入の効果を検証した。さらに、電池の抵抗低減に寄与する緻密電解質シートを作成した。これらの新機軸の統合は、水溶液系Na-空気電池の性能向上のみならず、他の系の電池や、Li系-Na系の化学の体系化に寄与し得る。

報告書

(4件)
  • 2016 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2015 実績報告書
  • 2014 実績報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2017 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 4件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 2件、 謝辞記載あり 3件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 3件、 招待講演 4件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] 昆明理工大学(中国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] Kunming Univ. Sci. Techol.(China)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Liquid Exfoliation Graphene Sheets as Catalysts for Hybrid Sodium-Air Cells2017

    • 著者名/発表者名
      Liang Feng, Takayuki Watanabe, Katsuro Hayash, Yaochun Ya, WenhuiMa, Bin Yang, Yongunian Dai
    • 雑誌名

      Materials Letters

      巻: 187 ページ: 32-35

    • DOI

      10.1016/j.matlet.2016.10.054

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Structural analysis and capacitive properties of carbon spheres prepared by hydrothermal carbonization2017

    • 著者名/発表者名
      Miki Inada, Naoya Enomoto, Junichi Hojo, Katsuro Hayashi
    • 雑誌名

      Advanced Powder Technology

      巻: 28 号: 3 ページ: 884-889

    • DOI

      10.1016/j.apt.2016.12.014

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hybrid sodium-air cell with Na[FSA-C2C1im][FSA] ionic liquid electrolyte2016

    • 著者名/発表者名
      Yao Kang, Feng Liang, Katsuro Hayashi
    • 雑誌名

      Electrochimica Acta

      巻: 218 ページ: 119-124

    • DOI

      10.1016/j.electacta.2016.09.113

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A High Energy-Density Mixed-Aprotic-Aqueous Sodium-Air Cell with a NASICON Ceramic Separator and a Porous Carbon Electrode2015

    • 著者名/発表者名
      Feng Liang, *Katsuro Hayashi
    • 雑誌名

      The Journal of Electrochemical Society

      巻: 162 [7] 号: 7 ページ: A1215-A1219

    • DOI

      10.1149/2.0421507jes

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書 2014 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Aqueous and Nonaqueous Sodium-Air Cells with Nanoporous Gold Cathode2015

    • 著者名/発表者名
      Taijyu Hashimaoto, *Katsuro Hayashi
    • 雑誌名

      Electrocimica Acta

      巻: 182 [10] 号: 11 ページ: 809-814

    • DOI

      10.1039/c6cp00515b

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] C-axis oriented ”-alumina ceramics with anisotropic ionic conductivity prepared by spark plasma sintering2014

    • 著者名/発表者名
      Kazuto Koganei, Toshihisa Oyama, Miki Inada, Naoya Enomooto, Katsuro Hayashi
    • 雑誌名

      Solid State Ionics

      巻: 267 ページ: 22-26

    • DOI

      10.1016/j.ssi.2014.09.003

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Febrication of Na3V2(PO4)3/NASICON bilayer thin film using Na2O-Nb2O5-P2O5 glass additives for all-solid-state solidium ion batteries2017

    • 著者名/発表者名
      H.Wang,K.Okubo,N.Enomoto,M.Inada,G.Hasegawa,K.Hayashi
    • 学会等名
      九州大学エネルギーウィーク2017
    • 発表場所
      カーボンニュートラル・エネルギー研究所(I2CER)(福岡市西区)
    • 年月日
      2017-01-30
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 水熱炭化カーボンスフィアのマイクロ-メソ-マクロ孔制御とキャパシタ特性2017

    • 著者名/発表者名
      岡崎 亮太, 稲田 幹, 長谷川 丈二, 榎本 尚也, 林 克郎
    • 学会等名
      第55回セラミックス基礎科学討論会
    • 発表場所
      岡山コンベンションセンター(岡山県岡山市)
    • 年月日
      2017-01-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 焼結助剤によるテープキャストNASICON膜の緻密化2017

    • 著者名/発表者名
      大久保 圭祐, 稲田 幹, 長谷川 丈二, 榎本 尚也, 林 克郎
    • 学会等名
      第55回セラミックス基礎科学討論会
    • 発表場所
      岡山コンベンションセンター(岡山県岡山市)
    • 年月日
      2017-01-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ビーズミルによるNa2FeP2O7の結晶性と充放電特性への影響2017

    • 著者名/発表者名
      竹中 匠, 稲田 幹, 長谷川 丈二, 榎本 尚也, 林 克郎
    • 学会等名
      第55回セラミックス基礎科学討論会
    • 発表場所
      岡山コンベンションセンター(岡山県岡山市)
    • 年月日
      2017-01-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ジルコン酸ナトリウムランタンセラミックスの作製と電気的特性2017

    • 著者名/発表者名
      豊村 直人, 長谷川 丈二, 稲田 幹, 林 克郎
    • 学会等名
      第55回セラミックス基礎科学討論会
    • 発表場所
      岡山コンベンションセンター(岡山県岡山市)
    • 年月日
      2017-01-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 水熱炭化カーボンスフィアのアルカリ賦活による細孔構造変化とキャパシタ特性2016

    • 著者名/発表者名
      稲田 幹, 岡崎 亮太, 榎本 尚也, 林 克郎
    • 学会等名
      第30回日本吸着学会研究発表会
    • 発表場所
      長崎大学中部講堂(長崎県長崎市)
    • 年月日
      2016-11-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] NASICONセラミックス-固体金属Na界面の輸送特性2016

    • 著者名/発表者名
      内田 康博, 稲田 幹, 榎本 尚也, 林 克郎
    • 学会等名
      平成28年度九州支部秋季合同研究発表会
    • 発表場所
      長崎大学文教キャンパススカイホール(長崎県長崎市)
    • 年月日
      2016-11-04
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] NASICONセラミックス分離型ナトリウム-空気電池2016

    • 著者名/発表者名
      林 克郎
    • 学会等名
      第6回九州若手セラミックフォーラム(KYCF-6)&第6回窯業基礎九州懇話会
    • 発表場所
      ルートイングランティア大宰府(福岡県大宰府市)
    • 年月日
      2016-08-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Alkaline activation for the enhancement of capacitive property of carbon spheres synthesized by hydrothermal carbonization process2016

    • 著者名/発表者名
      M.Inada, R.Okazaki, N.Enomoto, J.Hojo, K.Hayashi
    • 学会等名
      HTC NC-9&GFMAT2016
    • 発表場所
      Toronto Marriot Downtown Eaton Centre Hotel
    • 年月日
      2016-06-28
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 電気化学抽出による硫黄/炭素複合材料の合成2016

    • 著者名/発表者名
      河原 圭, 稲田 幹, 榎本 尚也, 林 克郎
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2016年年会
    • 発表場所
      早稲田大学西早稲田キャンパス(東京都)
    • 年月日
      2016-03-14
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 水溶液系Na-空気電池の空気電極性能に及ぼすカーボン材料の効果2016

    • 著者名/発表者名
      井田 大達, 林 克郎, 稲田 幹, 榎本 尚也
    • 学会等名
      第54回セラミックス基礎科学討論会
    • 発表場所
      アバンセ(佐賀県立男女共同参画センター・佐賀県立生涯学習センター)(佐賀市)
    • 年月日
      2016-01-08
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Utilization of abundant elements: from multifunctional calcium aluminate ceramics to sodium-air batteries2015

    • 著者名/発表者名
      Katsuro Hayashi
    • 学会等名
      Special Seiner in Faculty of Metallurgical and Energy Engineering, Kunming University of Science and Technology & Engineering Laboratory
    • 発表場所
      Kunming University of Science and Technology
    • 年月日
      2015-11-17
    • 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] ジルコン酸ナトリウムランタンセラミックスの電気的特性2015

    • 著者名/発表者名
      豊村 直人, 稲田 幹, 榎本 尚也, 林 克郎
    • 学会等名
      平成27年度九州支部秋季合同研究発表会
    • 発表場所
      アバンセ(佐賀県立男女共同参画センター・佐賀県立生涯学習センター)(佐賀市)
    • 年月日
      2015-11-06
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] テープキャスト法によるNASICONメンブレンの作製2015

    • 著者名/発表者名
      大久保 圭祐, 稲田 幹, 榎本 尚也, 林 克郎
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第28回秋季シンポジウム
    • 発表場所
      富山大学(富山市)
    • 年月日
      2015-09-17
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] セラミックス保護型水溶液系および非水系ナトリウム-空気電池におけるナノポーラス金電極の効果2015

    • 著者名/発表者名
      林 克郎, 橋本 泰樹
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第28回秋季シンポジウム
    • 発表場所
      富山大学(富山市)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] プラズマ焼結MAX相を前駆体としたMXene系層状化合物の合成2015

    • 著者名/発表者名
      河原圭, 稲田幹, 榎本尚也, 林克郎
    • 学会等名
      第5回九州若手セラミックフォーラム&第45回窯業基礎九州懇話会
    • 発表場所
      通潤山荘(熊本県上益城郡山都町)
    • 年月日
      2015-09-02
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Aqueous and Nonaqueous Sodium-Air Cells with Ceramic Separator2015

    • 著者名/発表者名
      Katsuro Hayashi
    • 学会等名
      I2CNER Institute interest seminar
    • 発表場所
      九州大学・カーボンニュートラル・エネルギー国際研究所 1F ロビー
    • 年月日
      2015-06-25
    • 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] セラミックス・セパレータ型ナトリウム系電池への取り組み2015

    • 著者名/発表者名
      林 克郎
    • 学会等名
      第61回 日本化学会中国四国産学連携科学フォーラム
    • 発表場所
      広島大学(広島市)
    • 年月日
      2015-04-20
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] NASICONセパレータを用いた非水系-水溶液系Na-空気電池2014

    • 著者名/発表者名
      林 克郎, 橋本 泰樹, 梁 風
    • 学会等名
      第55回電池討論会
    • 発表場所
      京都国際会議場
    • 年月日
      2014-11-20
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 放電プラズマ焼結 (Spark Plasma Sintering)法による結晶配向性Na-β"-アルミナの作製2014

    • 著者名/発表者名
      小金井 寿人, 小山 俊久, 林 克郎
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第27回秋季シンポジウム
    • 発表場所
      鹿児島大学(鹿児島市)
    • 年月日
      2014-09-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ナノポーラス金電極とNASICONセラミックスセパレータを用いた ナトリウム-空気電池2014

    • 著者名/発表者名
      橋本 泰樹, 林 克郎
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第27回秋季シンポジウム
    • 発表場所
      鹿児島大学(鹿児島市)
    • 年月日
      2014-08-10
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 酸化物高速 Na イオン伝導性セラミック・セパレーターを用いた Na-空気電池2014

    • 著者名/発表者名
      林 克郎
    • 学会等名
      LIB オープンラボ第八回講演会
    • 発表場所
      LIB オープンラボ第八回講演会
    • 年月日
      2014-07-02
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [図書] 全固体電池のイオン伝導性向上と材料、製造プロセスの開発「ナトリウムイオン伝導体β”-アルミナおよびNASICONの緻密化」2016

    • 著者名/発表者名
      林 克郎
    • 出版者
      技術情報協会
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] Yano E plus 2015.1 金属-空気電池の現状と見通し2015

    • 著者名/発表者名
      田中 保
    • 総ページ数
      14
    • 出版者
      矢野経済研究所
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [備考] Katsuro Hayashi laboratory

    • URL

      http://www.cstf.kyushu-u.ac.jp/~hayashilab/

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

URL: 

公開日: 2014-04-04   更新日: 2018-03-22  

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