有機ナノイオニクスに基づくリチウムイオン伝導性高分子ナノファイバーの創製

• 研究課題/領域番号: 26410225
• 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: 高分子・繊維材料
• 研究機関: 首都大学東京
• 研究代表者: 田中 学 首都大学東京, 都市環境科学研究科, 助教 (00531831)
• 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: 5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2015年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2014年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: ナノファイバー / エレクトロスピニング / 高分子電解質 / イオン伝導 / リチウムイオン / 電池 / リチウムイオン伝導 / 二次電池

研究成果の概要

研究代表者らが提唱してきた有機ナノイオニクスの新たな展開として、リチウムイオン伝導性を有するナノファイバーを新たに合成・作製し、そのイオン伝導特性を明らかにした。ナノファイバーは同一組成の膜より低温度域において高いリチウムイオン伝導度を示すことを見出し、これがナノファイバーの特異な熱物性・内部構造に由来することを各種測定より明らかにした。さらにナノファイバー複合電解質膜を作製し、次世代型二次電池用の電解質膜として有望であることを実証した。

研究成果

• [雑誌論文] Anion conductive polymer nanofiber composite membrane: Effects of nanofibers on polymer electrolyte characteristics (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsukasa Watanabe, Manabu Tanaka, Hiroyoshi Kawakami
  • 雑誌名: Polymer International 巻: 66 号: 3 ページ: 382-387
  • DOI: 10.1002/pi.5270
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Acid-doped polymer nanofiber framework: Three-dimensional proton conductive network for high-performance fuel cellsAcid-doped polymer nanofiber framework: Three-dimensional proton conductive network for high-performance fuel cells (2017)
  • 著者名/発表者名: Manabu Tanaka, Yasushi Takeda, Takeru Wakiya, Yuta Wakamoto, Kaori Harigaya, Tatsunori Ito, Takashi Tarao, Hiroyoshi Kawakami
  • 雑誌名: Journal of Power Sources 巻: 342 ページ: 125-134
  • DOI: 10.1016/j.jpowsour.2016.12.018
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Improvement in characteristics of a Nafion membrane by proton conductive nanofibers for fuel cell applications (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahito Makinouchi, Manabu Tanaka, Hiroyoshi Kawakami
  • 雑誌名: Journal of Membrane Science 巻: 530 ページ: 65-72
  • DOI: 10.1016/j.memsci.2017.02.018
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Polymer Electrolyte Characteristics of Sulfonated Block-graft Polyimide Membranes: Influence of Block Ratio (2016)
  • 著者名/発表者名: Gang Wang, Kota Yamazaki, Manabu Tanaka, Hiroyoshi Kawakami
  • 雑誌名: Journal of Photopolymer Science and Technology 巻: 29 号: 2 ページ: 259-263
  • DOI: 10.2494/photopolymer.29.259
  • NAID: 130005256580
  • ISSN: 0914-9244, 1349-6336
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Fabrication and electrolyte characterization of uniaxially-aligned anion conductive polymer nanofibers (2016)
  • 著者名/発表者名: Tsukasa Watanabe, Manabu Tanaka, Hiroyoshi Kawakami
  • 雑誌名: Nanoscale 巻: 8 号: 47 ページ: 19614-19619
  • DOI: 10.1039/c6nr07828a
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of ion conductive nanofibers for polymer electrolyte fuel cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Manabu Tanaka
  • 雑誌名: Polymer Journal 巻: 48 号: 1 ページ: 51-58
  • DOI: 10.1038/pj.2015.76
  • NAID: 40020685231
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Preparation and characterization of sulfonated block-graft copolyimide/sulfonated polybenzimidazole blend membranes for fuel cell application (2015)
  • 著者名/発表者名: Kota Yamazaki, Manabu Tanaka, Hiroyoshi Kawakami
  • 雑誌名: Polymer International 巻: 64 号: 9 ページ: 1079-1085
  • DOI: 10.1002/pi.4936
  • 査読あり
• [雑誌論文] Preparation and Characterization of Phosphoric Acid-doped Blend Membrane Composed of Sulfonated Poly(arylene ether sulfone) and Polybenzimidazole for Fuel Cell Application (2015)
  • 著者名/発表者名: Dong Liu, Manabu Tanaka, Hiroyoshi Kawakami
  • 雑誌名: Journal of Photopolymer Science and Technology 巻: 28 号: 2 ページ: 181-186
  • DOI: 10.2494/photopolymer.28.181
  • NAID: 130005093843
  • ISSN: 0914-9244, 1349-6336
  • 査読あり
• [雑誌論文] 電界紡糸ナノファイバー単体の力学特性・物質輸送特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田中 学
  • 雑誌名: 繊維学会誌 巻: 71 号: 10 ページ: P-491-P-494
  • DOI: 10.2115/fiber.71.P-491
  • NAID: 130005102600
  • ISSN: 0037-9875, 1884-2259
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Core/shell-like structured ultrafine branched nanofibers created by electrospinning (2014)
  • 著者名/発表者名: Makoto Konno, Yuuko Kishi, Manabu Tanaka, Hiroyoshi Kawakami
  • 雑誌名: Polymer Journal 巻: 46 号: 11 ページ: 792-799
  • DOI: 10.1038/pj.2014.74
  • NAID: 40020248133
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultra-High Proton Conduction in Electrospun Sulfonated Polyimide Nanofibers (2014)
  • 著者名/発表者名: Ryouhei Takemori,Genki Ito, Manabu Tanaka, and Hiroyoshi Kawakami
  • 雑誌名: RSC Advances 巻: 未定 号: 38 ページ: 20005-20009
  • DOI: 10.1039/c4ra02155j
  • 査読あり
• [雑誌論文] Design and Synthesis of Ion Conductive Polymer Nanofibers for Fuel Cell Applications (2014)
  • 著者名/発表者名: Manabu Tanaka, Hiroyoshi Kawakami
  • 雑誌名: Kobunshi 巻: 63 ページ: 710-710
• [学会発表] 固体高分子電解質ナノファイバーフレームワークの作製と次世代型二次電池応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 島根 拓志, 稲船 勇太, 渡辺 司, 田中 学, 川上 浩良
  • 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)
  • 年月日: 2016-11-29
• [学会発表] リチウムイオン伝導性ナノファイバーフレームワーク電解質を用いた全固体型二次電池の作製とその特性評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 渡辺 司, 田中 学, 川上 浩良
  • 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)
  • 年月日: 2016-11-29
• [学会発表] 連続的なプロトン伝導パスを有するナノファイバーフレームワークの構築と燃料電池応用 (2016)
  • 著者名/発表者名: 田中 学, 脇屋 健, 牧之内 貴仁, 小椋 隆廣, 川上 浩良
  • 学会等名: 第65回高分子討論会
  • 発表場所: 神奈川大学(神奈川県横浜市)
  • 年月日: 2016-09-14
• [学会発表] Ion Condutive Polymer Nanofibers: Fabrication, Characterization, and Fuel Cell Applications (2016)
  • 著者名/発表者名: Manabu Tanaka
  • 学会等名: International Symposium on Polymer Chemistry 2016
  • 発表場所: 中国科学院長春応用化学研究所(Changchun, China)
  • 年月日: 2016-09-07
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Development of Proton Conductive Nanofiber Frameworks for Polymer Electrolyte Fuel Cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahito Makinouchi, Manabu Tanaka, Hiroyoshi Kawakami
  • 学会等名: The 10th Conference of Aseanian Membrane Society
  • 発表場所: 奈良春日野国際フォーラム甍(奈良県奈良市)
  • 年月日: 2016-07-26
  • 国際学会
• [学会発表] リチウムシングルイオン伝導性高分子のナノファイバー化と電解質特性評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 原 一哲, 田中 学, 川上 浩良
  • 学会等名: 第53回高分子と水に関する討論会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2015-12-11
• [学会発表] リチウムイオン伝導性と二次電池特性に与えるリチウムイオン伝導性ナノファイバー形態の影響 (2015)
  • 著者名/発表者名: 渡辺 司, 田中 学, 望月 康正, 松本 太, 川上 浩良
  • 学会等名: 第64回高分子討論会
  • 発表場所: 東北大学 川内キャンパス
  • 年月日: 2015-09-15
• [学会発表] グラフト型ポリイミドのナノファイバー化とその力学特性評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 田中 学, 佐藤 共喜, 川上 浩良
  • 学会等名: 平成27年度繊維学会年次大会
  • 発表場所: タワーホール船堀
  • 年月日: 2015-06-10
• [学会発表] 高リチウムイオン伝導性高分子ナノファイバーの電解質評価と二次電池応用 (2015)
  • 著者名/発表者名: 渡辺 司, 田中 学, 望月 康正, 松本 太, 川上 浩良
  • 学会等名: 第64回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2015-05-27
• [学会発表] PEO 側鎖を有するグラフトポリマーのナノファイバー化とリチウムイオン伝導性評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 渡辺 司, 田中 学, 川上 浩良
  • 学会等名: 第64回高分子学会年次大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター
  • 年月日: 2015-05-27
• [学会発表] 全固体型リチウムイオン電池の電解質応用を目指したイオン伝導性高分子ナノファイバーの作製 (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡辺 司, 田中 学, 望月 康正, 松本 太, 川上 浩良
  • 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 – 2014-11-21
• [学会発表] ポリイミドナノファイバー1 本の力学特性評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 田中 学, 佐藤 共喜, 川上 浩良
  • 学会等名: 第64回高分子討論会
  • 発表場所: 長崎大学
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [備考] 首都大学東京 大学院都市環境科学研究科 分子応用化学域 助教 田中 学のホームページ
  • URL: http://www.comp.tmu.ac.jp/m-tanaka/
• [産業財産権] 複合ナノファイバーおよび該ナノファイバーを含む電解質膜 (2016)
  • 発明者名: 川上浩良, 田中学, 坂口梨紗
  • 権利者名: 川上浩良, 田中学, 坂口梨紗
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-110367
  • 出願年月日: 2016-06-01
• [産業財産権] 電池材料の製造方法、電解質膜の製造方法及び電池材料 (2016)
  • 発明者名: 川上浩良, 田中学, 渡辺司
  • 権利者名: 川上浩良, 田中学, 渡辺司
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-162456
  • 出願年月日: 2016-08-23
• [産業財産権] 表面修飾ナノファイバー、電解質膜、電解質膜の製造方法、膜電極接合体及び固体高分子形燃料電池 (2016)
  • 発明者名: 川上浩良, 田中学, 牧之内貴仁
  • 権利者名: 川上浩良, 田中学, 牧之内貴仁
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2016-162455
  • 出願年月日: 2016-08-23