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錯体水素化物の高速イオン伝導機構の解明と多価イオン伝導・イオン液体への機能展開

研究課題

研究課題/領域番号 26820311
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 構造・機能材料
研究機関東北大学

研究代表者

松尾 元彰  東北大学, 金属材料研究所, 講師 (20509038)

研究協力者 宇根本 篤  東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 講師 (10551525)
池庄司 民夫  東北大学, 金属材料研究所, 客員研究員
高村 仁  東北大学, 大学院工学研究科, 教授 (30250715)
折茂 慎一  東北大学, 原子分子材料科学高等研究機構, 教授 (40284129)
Udovic Terrence J.  米国国立標準技術研究所, 中性子研究所, 研究員
Skripov Alexander V.  ロシア科学アカデミー, 金属物理学研究所, 研究員
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2015年度)
配分額 *注記
3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
2015年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2014年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
キーワード水素化物 / ナトリウムイオン伝導 / 錯体水素化物 / リチウムイオン伝導 / 固体電解質
研究成果の概要

ポスト・リチウムイオン電池として、Liより資源が豊富で安価なNaを利用したナトリウムイオン二次電池に高い関心が寄せられており、固体電解質として利用可能なナトリウムイオン伝導材料の開発が重要である。本研究では、固体状の水素化物を利用したナトリウムイオン伝導材料の開発を行い、非常に高いナトリウムイオン伝導率を示すNa2B10H10やNa2B12H12、NaCB9H10、NaCB11H12などの新たな材料を得ることに成功した。

報告書

(3件)
  • 2015 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2014 実施状況報告書
  • 研究成果

    (36件)

すべて 2016 2015 2014 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 4件、 査読あり 10件、 謝辞記載あり 9件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (19件) (うち国際学会 3件、 招待講演 5件) 備考 (2件) 産業財産権 (2件)

  • [国際共同研究] アメリカ国立標準技術研究所/サンディア国立研究所(米国)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [国際共同研究] ロシア科学アカデミー(ロシア連邦)

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [雑誌論文] Liquid-like ionic conduction in solid lithium and sodium monocarba-closo-decaborates near or at room temperature2016

    • 著者名/発表者名
      Wan Si Tang, Motoaki Matsuo, Hui Wu, Vitalie Stavila, Wei Zhou, Albert A. Talin, Alexei V. Soloninin, Roman V. Skoryunov, Olga A. Babanova, Alexander V. Skripov, Atsushi Unemoto, Shin-ichi Orimo, Terrence. J. Udovic
    • 雑誌名

      Advanced Energy Materaterials

      巻: 6 号: 8

    • DOI

      10.1002/aenm.201502237

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Stabilizing lithium and sodium fast-ion conduction in solid polyhedral-borate salts at device-relevant temperatures2016

    • 著者名/発表者名
      Wan Si Tang, Motoaki Matsuo, Hui Wu, Vitalie Stavila, Atsushi Unemoto, Shin-ichi Orimo, Terrence. J. Udovic
    • 雑誌名

      Energy Storage Materials

      巻: 4 ページ: 79-83

    • DOI

      10.1016/j.ensm.2016.03.004

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] 1.新規イオン伝導体群としての錯体水素化物 —材料探索と全固体電池への実装—2016

    • 著者名/発表者名
      松尾元彰, 宇根本篤, 折茂慎一
    • 雑誌名

      Electrochemistry

      巻: 84 号: 1 ページ: 26-30

    • DOI

      10.5796/electrochemistry.84.26

    • NAID

      130005118463

    • ISSN
      1344-3542, 2186-2451
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Atomic motion in the complex hydride Li3(NH2)2I: 7Li and 1H nuclear magnetic resonance studies2015

    • 著者名/発表者名
      A.V. Skripov, R.V. Skoryunov, A.V. Soloninin, O.A. Babanova, M. Matsuo, S. Orimo
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 119 号: 24 ページ: 13459-13464

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.5b03183

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Unparalleled lithium and sodium superionic conduction in solid electrolytes with large monovalent cage-like anions2015

    • 著者名/発表者名
      W.S. Tang, A. Unemoto, W. Zhou, V. Stavila, M. Matsuo, H. Wu, S. Orimo, T.J. Udovic
    • 雑誌名

      Energy and Environmental Science

      巻: 8 号: 12 ページ: 3637-3645

    • DOI

      10.1039/c5ee02941d

    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Effect of lithium ion conduction on hydrogen desorption of LiNH2-LiH solid composite2015

    • 著者名/発表者名
      Tengfei Zhang, Shigehito Isobe, Motoaki Matsuo, Shin-ichi Orimo, Yongming Wang, Somei Ohnuki
    • 雑誌名

      ACS Catalysis

      巻: 5 号: 3 ページ: 1552-1555

    • DOI

      10.1021/cs501782y

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Complex transition metal hydrides incorporating ionic hydrogen: Thermal decomposition pathway of Na2Mg2FeH8 and Na2Mg2RuH82015

    • 著者名/発表者名
      T.D. Humphries, M. Matsuo, G. Li, S, Orimo
    • 雑誌名

      Physical Chemistry Chemical Physics

      巻: 17 号: 12 ページ: 8276-8282

    • DOI

      10.1039/c5cp00258c

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Sodium superionic conduction in Na2B12H122014

    • 著者名/発表者名
      T.J. Udovic, M. Matsuo, A.Unemoto, N. Verdal, V. Stavila, A.V. Skripov, J.J. Rush, H. Takamura, S. Orimo
    • 雑誌名

      Chemical Communications

      巻: 50 号: 28 ページ: 3750-3752

    • DOI

      10.1039/c3cc49805k

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Exceptional superionic conductivity in disordered sodium decahydro-closo-decaborate2014

    • 著者名/発表者名
      T.J. Udovic, M. Matsuo, W.S. Tang, H. Wu, N. Verdal, A.V. Soloninin, R.V. Skoryunov, O.A. Babanova, A.V. Skripov, J.J. Rush, A. Unemoto, H. Takamura, S. Orimo
    • 雑誌名

      Advanced Materials

      巻: 26 号: 45 ページ: 7622-7626

    • DOI

      10.1002/adma.201403157

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Nuclear magnetic resonance study of atomic motion in the mixed borohydride - amide Na2(BH4)(NH2)2014

    • 著者名/発表者名
      A.V. Soloninin, O.A. Babanova, E.Y. Medvedev, A.V. Skripov, M. Matsuo, S. Orimo
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C

      巻: 118 号: 27 ページ: 14805-14812

    • DOI

      10.1021/jp503451d

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Development of bulk-type all-solid-state lithium-sulfur battery using LiBH4 electrolyte2014

    • 著者名/発表者名
      A. Unemoto, S. Yasaku, G. Nogami, M. Tazawa, M. Taniguchi, M. Matsuo, T. Ikeshoji, S. Orimo
    • 雑誌名

      Applied Physics Letters

      巻: 105 号: 8 ページ: 083901-083901

    • DOI

      10.1063/1.4893666

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Development of complex hydrides for fast ionic conduction2016

    • 著者名/発表者名
      Motoaki Matsuo, Atsushi Unemoto, Terrence. J. Udovic, Alexander V. Skripov, Tamio Ikeshoji, Biswajit Paik, Shin-ichi Orimo
    • 学会等名
      10th International Symposium Hydrogen & Energy
    • 発表場所
      ラフォーレ蔵王リゾート&スパ(宮城県刈田郡)
    • 年月日
      2016-02-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Complex hydride electrodes for high-energy density all-solid-state lithium-sulfur battery2016

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Unemoto, Motoaki Matsuo, Tamio Ikeshoji, S.Orimo
    • 学会等名
      10th International Symposium Hydrogen & Energy
    • 発表場所
      ラフォーレ蔵王リゾート&スパ(宮城県刈田郡)
    • 年月日
      2016-02-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] How cations move in boron-hydride electrolytes: First-principals molecular dynamics2016

    • 著者名/発表者名
      Tamio Ikeshoji, Atsushi Unemoto, S. Takagi, Motoaki Matsuo, Shin-ichi Orimo
    • 学会等名
      10th International Symposium Hydrogen & Energy
    • 発表場所
      ラフォーレ蔵王リゾート&スパ(宮城県刈田郡)
    • 年月日
      2016-02-21
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] closo型錯イオン[BnHn]2-を有する錯体水素化物での高速イオン伝導2015

    • 著者名/発表者名
      松尾元彰, 神保貴行, 宇根本篤, 高村仁, Terrence. J. Udovic, Biswajit Paik, 折茂慎一
    • 学会等名
      日本金属学会2015年秋期大会
    • 発表場所
      九州大学(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 錯体水素化物固体電解質LiBH4からの水素脱離による全固体TiS2/Li電池の安定動作化2015

    • 著者名/発表者名
      宇根本篤, 池庄司民夫, 矢作駿, 松尾元彰, Vitalie Stavila, Terrence. J. Udovic, 折茂慎一
    • 学会等名
      日本金属学会2015年秋期大会
    • 発表場所
      九州大学(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Effect of lithium ion conduction on hydrogen desorption of LiNH2-LiH solid composite2015

    • 著者名/発表者名
      張騰飛, 磯部繁人, 松尾元彰, 折茂慎一, 王永明, 橋本直幸, 大貫惣明
    • 学会等名
      日本金属学会2015年秋期大会
    • 発表場所
      九州大学(福岡県福岡市)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] Hydro-closo-borates Na2BnHn (n=10, 12)でのナトリウム高速イオン伝導2015

    • 著者名/発表者名
      松尾 元彰, Terrence J. Udovic, 神保 貴行, 宇根本 篤, 高村 仁, 折茂 慎一
    • 学会等名
      日本金属学会2015年春期大会
    • 発表場所
      東京大学(東京都目黒区)
    • 年月日
      2015-03-18 – 2015-03-20
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] LiBH4-LiCl系固体電解質を用いた高容量型バルク全固体Li/S電池の開発2015

    • 著者名/発表者名
      吉田 浩二, 宇根本 篤, 矢作 駿, 松尾 元彰, 池庄司 民夫, 折茂 慎一
    • 学会等名
      日本金属学会2015年春期大会
    • 発表場所
      東京大学(東京都目黒区)
    • 年月日
      2015-03-18 – 2015-03-20
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] LiBH4-LiI系固体電解質を用いた高電位型バルク全固体Li/LiCoO2電池の開発2015

    • 著者名/発表者名
      宇根本 篤, 野上 玄器, 田沢 勝, 谷口 貢, 松尾 元彰, 池庄司 民夫, 折茂 慎一
    • 学会等名
      日本金属学会2015年春期大会
    • 発表場所
      東京大学(東京都目黒区)
    • 年月日
      2015-03-18 – 2015-03-20
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] エネルギー機能性材料としての錯体水素化物の開発2015

    • 著者名/発表者名
      松尾 元彰
    • 学会等名
      JAEA放射光科学シンポジウム2015
    • 発表場所
      大型放射光施設SPring-8(兵庫県佐用郡)
    • 年月日
      2015-03-16 – 2015-03-17
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Complex hydrides for all-solid-state energy devices2014

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Unemoto , Motoaki Matsuo, Tamio Ikeshoji, Shin-ichi Orimo
    • 学会等名
      Second Ineternational Conference of Young Researchers on Advanced Materials (IUMRS-ICYRAM 2014)
    • 発表場所
      Haikou (China)
    • 年月日
      2014-10-24 – 2014-10-29
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Complex hydrides for all-solid-state rechargeable battery electrolytes2014

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Unemoto , Motoaki Matsuo, Tamio Ikeshoji, Shin-ichi Orimo
    • 学会等名
      Eleventh International Conference on Flow Dynamics (ICFD2014)
    • 発表場所
      仙台国際会議場(宮城県仙台市)
    • 年月日
      2014-10-08 – 2014-10-10
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ナトリウム高速イオン伝導体としてのホウ素系錯体水素化物の開発2014

    • 著者名/発表者名
      神保 貴行, 松尾 元彰, Terrence J. Udovic, 宇根本 篤, 高村 仁, 折茂 慎一
    • 学会等名
      日本金属学会2014年秋期大会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 錯体水素化物固体電解質を用いた高エネルギー密度型バルク全固体リチウムー硫黄電池の開発2014

    • 著者名/発表者名
      宇根本 篤, 矢作 駿, 野上 玄器, 田沢 勝, 谷口 貢, 松尾 元彰, 池庄司 民夫, 折茂 慎一
    • 学会等名
      日本金属学会2014年秋期大会
    • 発表場所
      名古屋大学(愛知県名古屋市)
    • 年月日
      2014-09-24 – 2014-09-26
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Fast ionic conduction in complex hydrides2014

    • 著者名/発表者名
      Motoaki Matsuo, Atsushi Unemoto, Tamio Ikeshoji, Hitoshi Takamura, Terrence J. Udovic, Alexander Skripov, Shin-ichi Orimo
    • 学会等名
      The International Meeting on Advanced Material Science for Hydrogen
    • 発表場所
      琉球大学(沖縄県中頭郡)
    • 年月日
      2014-08-25 – 2014-08-27
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Fast ionic conduction in complex hydrides2014

    • 著者名/発表者名
      Motoaki Matsuo, Hiroyuki Oguchi, Atsushi Unemoto, Tamio Ikeshoji, Hitoshi Takamura, Tejs Vegge, Arndt Remhof, Andreas Borgshulte, Andreas Zuttel, Terrence J. Udovic, Alexander Skripov, Shin-ichi Orimo
    • 学会等名
      International Symposium on Metal-Hydrogen Systems 2014 (MH2014)
    • 発表場所
      Manchester (UK)
    • 年月日
      2014-07-21 – 2014-07-25
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Effect of lithium ion conduction on hydrogen desorption of LiNH2-LiH solid composite2014

    • 著者名/発表者名
      Tengfei Zhang, Shigehito Isobe, Yongming Wang, Naoyuki Hashimoto, Somei Ohnuki, Motoaki Matsuo, Shin-ichi Orimo
    • 学会等名
      International Symposium on Metal-Hydrogen Systems 2014 (MH2014)
    • 発表場所
      Manchester (UK)
    • 年月日
      2014-07-21 – 2014-07-25
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Altering the structural properties of A2B12H12 compounds via cation and anion modifications2014

    • 著者名/発表者名
      Wan S. Tang, Terrence J. Udovic, Nina Verdal, John J. Rush, Alexander V. Skripov, Vitalie Stavila, Motoaki Matsuo, Shin-ichi Orimo
    • 学会等名
      International Symposium on Metal-Hydrogen Systems 2014 (MH2014)
    • 発表場所
      Manchester (UK)
    • 年月日
      2014-07-21 – 2014-07-25
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Fast ionic conduction in complex hydrides2014

    • 著者名/発表者名
      Motoaki Matsuo
    • 学会等名
      EMN East Meeting 2014
    • 発表場所
      Bejin (China)
    • 年月日
      2014-05-12 – 2014-05-15
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [備考] ナトリウムイオン電池 固体電解質の新素材

    • URL

      http://www.hydrogen.imr.tohoku.ac.jp/publication/pdf/20141016.pdf

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [備考] 超イオン伝導現象を発見 安定な錯体水素化物で

    • URL

      http://www.hydrogen.imr.tohoku.ac.jp/publication/pdf/20141031.pdf

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [産業財産権] 全固体電池用電極層および全固体電池2014

    • 発明者名
      野上、廣川、島田、田沢、宇根本、松尾、折茂
    • 権利者名
      野上、廣川、島田、田沢、宇根本、松尾、折茂
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2014-140903
    • 出願年月日
      2014-07-08
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [産業財産権] イオン伝導体およびその製造方法2014

    • 発明者名
      野上 玄器, 谷口 貢, 宇根本 篤, 松尾 元彰, 折茂 慎一
    • 権利者名
      野上 玄器, 谷口 貢, 宇根本 篤, 松尾 元彰, 折茂 慎一
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2014-258212
    • 出願年月日
      2014-12-22
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2014-04-04   更新日: 2022-01-31  

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