ペロブスカイト構造酸化物の可逆な酸素脱挿入を正極反応として利用する金属－酸素電池

• 研究課題/領域番号: 26289371
• 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: エネルギー学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 日比野 光宏 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 研究員 (20270910)
• 研究分担者: 水野 哲孝 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (50181904)
• 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: 15,990千円 (直接経費: 12,300千円、間接経費: 3,690千円); 2016年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円); 2015年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円); 2014年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
• キーワード: 二次電池 / 正極材料 / ペロブスカイト型酸化物 / マグネシウム負極 / アルミニウム負極 / 過酸化物電池 / 酸素脱挿入化合物 / ペロブスカイト型金属酸化物 / 酸素レドックス

研究成果の概要

固体内酸素が直接電極反応に関与する電池として，(1)電気化学的酸素脱挿入が可能なペロブスカイト型酸化物正極を利用して①Mg電池の研究を行った．正極にSrFeO3を用いた場合80℃で放電すると室温と比較して分極は低下し酸素組成2.5となるまで酸素の引抜きが進行したが，電解質による副反応が顕著になり可逆性はかえって低下した．②Al電池の研究を行った．Ca0.5La0.5FeO2.91を正極とした場合，放電時に酸素組成2.76まで酸素が引き抜かれたが，充電による酸素の再挿入は進行しなかった．（２）FeあるいはCuをドープしたLi2Oの合成に成功し，充放電による過酸化物イオンの生成・消失を確認した．

研究成果

• [雑誌論文] Synthesis of Cu-doped Li2O and its cathode properties for lithium-ion batteries based on oxide/peroxide redox reactions (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Kobayashi, Mitsuhiro Hibino, Tetsuya Makimoto, Yoshiyuki Ogasawara, Kazuya Yamaguchi, Tetsuichi Kudo, Shin-ichi Okuoka, Hironobu Ono, Koji Yonehara, Yasutaka Sumida, Noritaka Mizuno
  • 雑誌名: Journal of Power Sources 巻: 340 ページ: 365-372
  • DOI: 10.1016/j.jpowsour.2016.11.050
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cathode Performance of Co-doped Li2O with Specific Capacity (400 mAh/g) Enhanced by Vinylene Carbonate (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Kobayashi, Mitsuhiro Hibino, Yuki Kubota, Yoshiyuki Ogasawara, Kazuya Yamaguchi, Tetsuichi Kudo, Shin-ichi Okuoka, Hironobu Ono, Koji Yonehara, Yasutaka Sumida, Noritaka Mizuno
  • 雑誌名: Journal of The Electrochemical Society 巻: 164 号: 4 ページ: A750-A753
  • DOI: 10.1149/2.1291704jes
  • 査読あり
• [雑誌論文] Properties of Perovskite-Type Strontium Ferrite for Magnesium Rechargeable Batteries (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuki. KUBOTA, Mitsuhiro HIBINO, Yoshiyuki OGASAWARA, Kazuya YAMAGUCHI, Noritaka MIZUNO
  • 雑誌名: ECS Transactions 巻: 75 号: 52 ページ: 73-79
  • DOI: 10.1149/07552.0073ecst
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Improved performance of Co-doped Li2O cathodes for lithium-peroxide batteries using LiCoO2 as a dopant source (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Kobayashi, Mitsuhiro Hibino, Yoshiyuki Ogasawara, Kazuya Yamaguchi, Tetsuichi Kudo, Shin-ichi Okuoka, Koji Yonehara, Hironobu Ono, Yasutaka Sumida, Masaharu Oshima, Noritaka Mizuno
  • 雑誌名: Journal of Power Sources 巻: 306 ページ: 567-572
  • DOI: 10.1016/j.jpowsour.2015.12.041
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Electrochemical Reactions and Cathode Properties of Fe-doped Li2O for the Hermetically Sealed Lithium Peroxide Battery (2016)
  • 著者名/発表者名: Kosuke Harada, Mitsuhiro Hibino, Hiroaki Kobayashi, Yoshiyuki Ogasawara, Shin-ichi Okuoka, Koji Yonehara, Hironobu Ono, Yasutaka Sumida, Kazuya Yamaguchi, Tetsuichi Kudo, Noritaka Mizuno
  • 雑誌名: Journal of Power Souces 巻: 未確定
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Charge/discharge mechanism of a new Co-doped Li2O cathode material for a rechargeable sealed lithium-peroxide battery analyzed by X-ray absorption spectroscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Y. Ogasawara, M. Hibino, H. Kobayashi, T. Kudo, D. Asakura, Y. Nanba, E. Hosono, N. Nagamura, Y. Kitada, I. Honma, M. Oshima, S. Okuoka, H. Ono, K. Yonehara, Y. Sumida, N. Mizuno
  • 雑誌名: Journal of Power Sources 巻: 287 ページ: 220-225
  • DOI: 10.1016/j.jpowsour.2015.04.050
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 固体内酸素の酸化還元を利用した新しい電池 (2015)
  • 著者名/発表者名: 日比野光宏，小笠原義之，水野哲孝
  • 雑誌名: 工業材料 巻: 63(第3号） ページ: 34-37
• [雑誌論文] Electrochemical Oxidation of BaFeO_2.5 to BaFeO_3 (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Suga, M. Hibino, T. Kudo, N. Mizuno
  • 雑誌名: Electrochimica Acta 巻: (in print) ページ: 359-362
  • DOI: 10.1016/j.electacta.2014.05.162
  • 査読あり
• [雑誌論文] 高性能蓄電デバイス創製に向けた革新的研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 日比野光宏，小笠原義之，水野哲孝
  • 雑誌名: 化学工業 巻: 65(第10号） ページ: 744-750
• [雑誌論文] ペロブスカイト型酸化物の酸素脱離・挿入反応を利用した新しい電池 (2014)
  • 著者名/発表者名: 日比野光宏，水野哲孝
  • 雑誌名: セラミックス 巻: 49(第11号） ページ: 968-973
• [学会発表] 高容量コバルトドープ酸化リチウム正極の充放電反応追跡 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小笠原義之，日比野光宏，小林弘明，嶋田裕太，工藤徹一，山口和也，朝倉大輔，奥岡晋一，小野博信，米原宏司，住田康隆，水野哲孝
  • 学会等名: 電気化学会第84回大会
  • 発表場所: 首都大学東京南大沢（東京都・八王子市）キャンパス
• [学会発表] Electrochemical Redox Reactions of Oxygen Species in Solid State Materials and Their Applications to High Energy Rechargeable Batteries (2017)
  • 著者名/発表者名: Electrochemical Redox Reactions of Oxygen Species in Solid State Materials and Their Applications to High Energy Rechargeable Batteries
  • 学会等名: International Battery Association Meeting 2017
  • 発表場所: 奈良春日野国際フォーラム（奈良県・奈良市）
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] The Charge/Discharge Properties of Copper-Doped Lithium Oxide Cathode for Lithium-Peroxide Batteries (2017)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Kobayashi, Mitsuhiro Hibino, Tetsuya Makimoto, Yoshiyuki Ogasawara, Kazuya Yamaguchi, Tetsuichi Kudo, Shin-ichi Okuoka, Hironobu Ono, Koji Yonehara, Yasutaka Sumida, Noritaka Mizuno
  • 学会等名: International Battery Association Meeting 2017
  • 発表場所: 奈良春日野国際フォーラム（奈良県・奈良市）
  • 国際学会
• [学会発表] X-Ray Absorption Spectroscopic Analysis of a Cathode Material for a Rechargeable Battery Using Redox Reactions between Oxide and Peroxide (2017)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki OGASAWARA, Hiroaki KOBAYASHI Mitsuhiro HIBINO, Kazuya YAMAGUCHI, Tetsuichi KUDO, Daisuke ASAKURA, Shin-ichi OKUOKA, Hironobu ONO, Koji YONEHARA, Yasutaka SUMIDA, and Noritaka MIZUNO
  • 学会等名: International Battery Association Meeting 2017
  • 発表場所: 奈良春日野国際フォーラム（奈良県・奈良市）
  • 国際学会
• [学会発表] コバルトドープ酸化リチウムを正極材料とした 高容量リチウムイオン二次電池 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小林弘明，日比野光宏，小笠原義之，山口和也，工藤徹一， 奥岡晋一，米原宏司，小野博信，住田康，水野哲孝
  • 学会等名: 電気化学会第83回大会
  • 発表場所: 大阪大学吹田キャンパス（大阪府吹田市）
  • 年月日: 2016-03-29
• [学会発表] Electrochemical Redox Reactions of Oxide Ions in Solids and Their Application to High Energy Rechargeable Batteries (2016)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro HIBINO, Hiroaki KOBAYASHI, Kosuke HARADA, Yoshiyuki OGASAWARA, and Noritaka MIZUNO
  • 学会等名: The 33rd International Korea-Japan Seminar on Ceramics
  • 発表場所: Daejeon（韓国）
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] コバルトドープ酸化リチウムの電気化学的酸化還元挙動と高容量充放電特性 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小林弘明、日比野光宏、久保田雄起、小笠原義之、山口和也、工藤徹一、奥岡晋一、小野博信、米原宏司
  • 学会等名: 第57回電池討論会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県・千葉市）
• [学会発表] コバルトドープ酸化リチウム正極のX線吸収分光法による充放電反応解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 小笠原義之、小林弘明、日比野光宏、山口和也、工藤徹一、朝倉大輔、奥岡晋一、小野博信、米原宏司、住田康隆、水野哲孝
  • 学会等名: 第57回電池討論会
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県・千葉市）
• [学会発表] 固体内酸化物イオンレドックスを利用した電池の電極材料探索 (2016)
  • 著者名/発表者名: 槇本哲也，日比野光宏，小笠原義之，工藤徹一，奥岡晋一，米原宏司，小野博信，住田康隆，水野哲孝
  • 学会等名: 第6回CSJ化学フェスタ2016
  • 発表場所: タワーホール船堀（東京都・江戸川区）
• [学会発表] The Charge/Discharge Properties of Vinylene Carbonate-Treated Cobalt-Doped Lithium Oxide Cathode for Lithium Peroxide Batteries (2016)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Kobayashi, Mitsuhiro Hibino, Yoshiyuki Ogasawara, Kazuya Yamaguchi, Tetsuichi Kudo, Shin-ichi Okuoka, Koji Yonehara,Hironobu Ono, Yasutaka Sumida, Noritaka Mizuno
  • 学会等名: PRiME 2016
  • 発表場所: ホノルル（米国）
  • 国際学会
• [学会発表] X-Ray Absorption Spectroscopic Analysis of Cobalt-Doped Lithium Oxide Cathode Material for a Lithium-Peroxide Battery during Charge and Discharge (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshiyuki Ogasawara, Hiroaki Kobayashi, Mitsuhiro Hibino, Kazuya Yamaguchi, Tetsuichi Kudo, Daisuke Asakura, Shin-ichi Okuoka, Hironobu Ono, Koji Yonehara, Yasutaka Sumida, Noritaka Mizuno
  • 学会等名: PRiME 2016
  • 発表場所: ホノルル（米国）
  • 国際学会
• [学会発表] Cathode Properties of Perovskite-Type Strontium Ferrite for Magnesium Rechargeable Batteries (2016)
  • 著者名/発表者名: Yuki Kubota, Mitsuhiro Hibino, Yoshiyuki Ogasawara, Kazuya Yamaguchi, Noritaka Mizuno
  • 学会等名: PRiME 2016
  • 発表場所: ホノルル（米国）
  • 国際学会
• [学会発表] 固体内酸素の関わる電極反応設計と高容量二次電池への展開 (2016)
  • 著者名/発表者名: 日比野光宏，小笠原義之，水野 哲孝
  • 学会等名: 第12回固体イオニクスセミナー
  • 発表場所: 休暇村指宿（鹿児島県・指宿市）
  • 招待講演
• [学会発表] 固体内酸化物イオンの電気化学的酸化還元反応と高エネルギー密度電池への展開 (2016)
  • 著者名/発表者名: 日比野光宏，小笠原義之，水野 哲孝
  • 学会等名: 第382回電池技術委員会
  • 発表場所: 安保ホール（愛知県・名古屋市）
  • 招待講演
• [学会発表] 固体内酸素の関わる電極反応と新しい二次電池への展開 (2016)
  • 著者名/発表者名: 日比野光宏，小笠原義之，水野哲孝
  • 学会等名: 第74回マテリアルズ・テーラリング研究会
  • 発表場所: 加藤山崎教育基金軽井沢研修所（長野県・北佐久郡）
  • 招待講演
• [学会発表] Electrode Reactions and Basic Property of Lithium Peroxide Batteries (2015)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhiro Hibino, Hiroaki Kobayashi, Kosuke Harada, Yoshiyuki Ogasawara, Noritaka Mizuno
  • 学会等名: 2015 環太平洋国際化学会議 （PACIFICHEM 2015）
  • 発表場所: ワイキキハイアットリージェンシーホテル（米国，ハワイ）
  • 年月日: 2015-12-17
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 鉄ドープ酸化リチウム中の酸素レドックスを利用したリチウム電池正極の反応解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 原田耕佑，日比野光宏，小笠原義之，工藤徹一， 奥岡晋一，米原宏司，小野博信，住田康，水野哲孝
  • 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（北海道札幌市）
  • 年月日: 2015-11-27
• [学会発表] メカノケミカル反応で合成したリチウム銅酸化物中の 酸素レドックス反応を利用したリチウム電池正極特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小林弘明，日比野光宏，小笠原義之，工藤徹一， 奥岡晋一，米原宏司，小野博信，住田康，水野哲孝
  • 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（北海道札幌市）
  • 年月日: 2015-11-27
• [学会発表] 鉄ドープ酸化リチウムの酸素レドックス利用型過酸化物電池正極特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 原田耕佑，日比野光宏，小笠原義之，工藤徹一， 奥岡晋一，米原宏司，小野博信，住田康，水野哲孝
  • 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 ウインクあいち（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-11-13
• [学会発表] 酸素レドックスを利用する 過酸化物電池の性能向上に向けた コバルトドープ酸化リチウム正極の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小林弘明，日比野光宏，小笠原義之，工藤徹一， 奥岡晋一，米原宏司，小野博信，住田康，水野哲孝
  • 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 ウインクあいち（愛知県名古屋市）
  • 年月日: 2015-11-13
• [学会発表] 酸化物中の酸素を利用した新しい高容量二次電池 (2015)
  • 著者名/発表者名: 日比野光宏，小笠原義之，水野哲孝
  • 学会等名: 日本産業機械工業会 環境ビジネス委員会（有望ビジネス分科会）講演会
  • 発表場所: 機械振興会館（東京都港区）
  • 年月日: 2015-08-21
  • 招待講演
• [学会発表] 固体内酸素のレドックスを正極反応として利用した新しい高容量電池 (2015)
  • 著者名/発表者名: 日比野光宏，小笠原義之，水野哲孝
  • 学会等名: 第71回マテリアルズテーラリング研究会
  • 発表場所: 加藤山崎教育基金 軽井沢研修所（長野県北佐久郡）
  • 年月日: 2015-08-06
  • 招待講演
• [学会発表] SrFeO3の酸素脱挿入を正極反応として利用したマグネシウム電池 (2015)
  • 著者名/発表者名: 久保田雄起，小笠原義之，日比野光宏，水野哲孝
  • 学会等名: 第71回マテリアルズテーラリング研究会
  • 発表場所: 加藤山崎教育基金 軽井沢研修所（長野県北佐久郡）
  • 年月日: 2015-08-06
• [学会発表] 固体内酸素の関わる電極反応と新しい電池 (2015)
  • 著者名/発表者名: 日比野光宏，小笠原義之，水野 哲孝
  • 学会等名: 第23回バッテリー技術シンポジウム
  • 発表場所: 幕張メッセ（千葉県千葉市）
  • 年月日: 2015-05-21
  • 招待講演
• [学会発表] 電極反応における固体内酸素の利用と新しい電池 (2015)
  • 著者名/発表者名: 日比野光宏，小笠原義之，水野 哲孝
  • 学会等名: LIBオープンラボ第13回講演会
  • 発表場所: 神奈川大学横浜キャンパス（神奈川県横浜市）
  • 年月日: 2015-04-23
  • 招待講演
• [学会発表] 高エネルギー密度二次電池に向けた新しいリチウム過酸化物電池の反応と基本特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 日比野光宏，水野哲孝
  • 学会等名: 日本化学会第95回春季年会
  • 発表場所: 日本大学船橋キャンパス（千葉県船橋市）
  • 年月日: 2015-03-27
  • 招待講演
• [学会発表] 固体内酸素を利用した電極反応の設計と新しい電池 (2015)
  • 著者名/発表者名: 日比野光宏，小笠原義之，水野哲孝
  • 学会等名: 触媒・電池元素戦略研究拠点第６回公開シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学武田ホール（東京都文京区）
  • 年月日: 2015-03-18
  • 招待講演
• [学会発表] 固体の酸素脱挿入反応を利用した新しい電池 (2014)
  • 著者名/発表者名: 日比野光宏，水野 哲孝
  • 学会等名: 化学電池材料研究会第35回講演会
  • 発表場所: 化学会館（東京都千代田区）
  • 年月日: 2014-12-17
  • 招待講演
• [学会発表] 正極反応に固体内酸素を利用した新しい二次電池 (2014)
  • 著者名/発表者名: 日比野光宏，水野 哲孝
  • 学会等名: キャパシタフォーラム講演会
  • 発表場所: サンピアンかわさき（神奈川県川崎市）
  • 年月日: 2014-12-12
  • 招待講演
• [学会発表] ペロブスカイト型酸化物における酸素脱離・挿入反応の電極反応としての利用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 日比野光宏，水野 哲孝
  • 学会等名: 第372回電池技術委員会
  • 発表場所: ホテル日航福岡（福岡県福岡市）
  • 年月日: 2014-09-17
  • 招待講演
• [図書] （担当部分 第３編 表面・界面技術から見た日本の先端技術 第4章 二次電池 第３節 ペロブスカイト型鉄系酸化物の酸素脱挿入反応を利用したデュアルイオン電池) (2016)
  • 著者名/発表者名: 日比野光宏，水野哲孝
  • 総ページ数: 796
  • 出版者: エヌ・ティー・エス
• [備考] 水野・山口研究室委ホームページ
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/mizuno/japanese/research.html
• [備考] 水野研究室ホームページ 研究内容
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/mizuno/japanese/research.html
• [備考] 水野研究室ホームページ
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/mizuno/