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ナトリウムの炭素ナノ細孔への吸蔵機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 26870385
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 ナノ材料化学
無機工業材料
研究機関岡山大学

研究代表者

後藤 和馬  岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (20385975)

研究協力者 駒場 慎一  東京理科大学, 理学部, 教授
清水 禎  物質材料研究機構, 強磁場ステーション長
湯村 尚史  京都工芸繊維大学, 材料化学系, 准教授
Lerner Michael M.  オレゴン州立大学, 化学科, 教授
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
3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
2016年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2015年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2014年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
キーワード固体NMR / 炭素材料 / ハードカーボン / ナトリウムイオン電池 / リチウムイオン電池 / 黒鉛層間化合物 / ナトリウムクラスター / 分子ダイナミクス / ナノ細孔
研究成果の概要

本研究では、ナトリウムイオン電池負極炭素に導入されたナトリウムの吸蔵状態や吸蔵サイトについて固体核磁気共鳴(NMR)を用いて明らかにした。リチウムでは容量(吸蔵量)の得られない1600℃以上の温度で焼成した無定形炭素でもナトリウムでは高容量が得られる理由について、ナトリウムの炭素内でのクラスターモデルを用いて説明できた。また、黒鉛層間にナトリウムと共挿入された有機分子の動的挙動を解明した。

報告書

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

    (47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 (9件) (うち国際共著 3件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (34件) (うち国際学会 4件、 招待講演 9件) 図書 (2件)

  • [国際共同研究] Oregon State University(米国)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [国際共同研究] King Mongkut's Institute of Technology(タイ)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] Enhanced Li-Ion Accessibility in MXene Titanium Carbide by Steric Chloride Termination2017

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Kajiyama, Lucie Szabova, Hiroki Iinuma, Akira Sugahara, Kazuma Gotoh, Keitaro Sodeyama, Yoshitaka Tateyama, Masashi Okubo, Atsuo Yamada
    • 雑誌名

      Advanced Energy Materials

      巻: - 号: 9 ページ: 1601873-1601873

    • DOI

      10.1002/aenm.201601873

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Show stabilizataion of Si-Li alloys formed during charge and discharge of a Si-C mixed electrode studied by in situ solid-state 7Li nuclear magnetic resonance spectroscopy2017

    • 著者名/発表者名
      Juichi Arai, Kazuma Gotoh, Ryo Sayama and Kazuyuki Takeda
    • 雑誌名

      J. Electrochem. Soc.

      巻: 164 号: 1 ページ: A6334-A6340

    • DOI

      10.1149/2.0541701jes

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Combination of Solid State NMR and DFT Calculation to Elucidate the State of sodium and lithium in Hard Carbon Electrodes2016

    • 著者名/発表者名
      Morita, R.; Gotoh, K.; Fukunishi, M.; Kubota, K.; Komaba, S.; Nishimura, N.; Yumura, T.; Deguchi, K.; Ohki, S.; Shimizu, T.; Ishida, H
    • 雑誌名

      Journal Material Chemistry A

      巻: 4 号: 34 ページ: 13183-13193

    • DOI

      10.1039/c6ta04273b

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Structure and Dynamic Behavior of Na-Diglyme Complex in the Graphite Anode of Sodium Ion2016

    • 著者名/発表者名
      K. Gotoh, H. Maruyama, T. Miyatou, M. Mizuno, K. Urita, H. Ishida
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 120 号: 49 ページ: 28152-28156

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.6b10962

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Surface and interlayer base-characters in lepidocrocite titanate: The adsorption and intercalation of fatty acid2016

    • 著者名/発表者名
      Tosapol Maluangnont, Pornanan Arsa, Kanokporn Limsakul, Songsit Juntarachairot, Saithong Sangsan, Kazuma Gotoh and Tawan Sooknoi
    • 雑誌名

      J. Solid State Chem.

      巻: 238 ページ: 175-181

    • DOI

      10.1016/j.jssc.2016.03.030

    • 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] Sodium-Ion Intercalation Mechanism in MXene Nanosheets2016

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Kajiyama, Lucie Szabova, Keitaro Sodeyama, Hiroki Iinuma, Ryohei Morita, Kazuma Gotoh, Yoshitaka Tateyama, Masashi Okubo, and Atsuo Yamada
    • 雑誌名

      ACS Nano

      巻: 10 号: 3 ページ: 3334-3341

    • DOI

      10.1021/acsnano.5b06958

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Arrangement and Dynamics of Diamine, Etheric, and Tetraalkylammonium Intercalates within Graphene or Graphite Oxide Galleries by 2H NMR2015

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Gotoh, Chika Sugimoto, Ryohei Morita, Tatsuya Miyatou, Motohiro Mizuno, Weekit Sirisaksoontorn, Michael M Lerner, and Hiroyuki Ishida
    • 雑誌名

      J. Phys. Chem. C

      巻: 119 号: 21 ページ: 11763-11770

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.5b03016

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] In Situ Solid State 7Li NMR Observations of Lithium Metal Deposition during Overcharge in Lithium Ion Batteries2015

    • 著者名/発表者名
      Juichi Arai, Yumika Okada, Teruyasu Sugiyama, Misato Izuka, Kazuma Gotoh, and Kazuyuki Takeda
    • 雑誌名

      J. Electrochem. Soc.

      巻: 162 号: 6 ページ: A952-A958

    • DOI

      10.1149/2.0411506jes

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書 2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] In situ 7Li nuclear magnetic resonance study of the relaxation effect in practical lithium ion batteries2014

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Gotoh, Misato Izuka, Juichi Arai, Yumika Okada, Teruyasu Sugiyama, Kazuyuki Takeda, and Hiroyuki Ishida
    • 雑誌名

      Carbon

      巻: 79 ページ: 380-387

    • DOI

      10.1016/j.carbon.2014.07.080

    • NAID

      120005473066

    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 固体NMRによる酸化グラフェン及び関連物質の研究2016

    • 著者名/発表者名
      後藤和馬
    • 学会等名
      第7回酸化グラフェン研究会
    • 発表場所
      姫路
    • 年月日
      2016-12-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 固体NMRおよびDFT計算による二次電池負極炭素中のリチウムおよびナトリウムの状態分析2016

    • 著者名/発表者名
      森田凌平,後藤和馬,福西美香,久保田圭,駒場慎一,西村直人,湯村尚史,出口健三,大木忍,清水禎,石田祐之
    • 学会等名
      第55回NMR討論会
    • 発表場所
      広島
    • 年月日
      2016-11-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 2H NMRによる黒鉛層間エーテル分子の構造および動的挙動の解析2016

    • 著者名/発表者名
      後藤和馬,丸山寿史,森田凌平,水野元博,宮東達也,瓜田幸幾,石田祐之
    • 学会等名
      第55回NMR討論会
    • 発表場所
      広島
    • 年月日
      2016-11-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] NMRを用いた電気化学系材料の評価2016

    • 著者名/発表者名
      後藤和馬
    • 学会等名
      電気化学セミナー4
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2016-11-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ジグライムが挿入された三元系黒鉛層間化合物の固体NMRを用いた解析2016

    • 著者名/発表者名
      丸山寿史,後藤和馬,水野元博,宮東達也,瓜田幸幾,石田祐之
    • 学会等名
      第30回日本吸着学会研究発表会
    • 発表場所
      長崎
    • 年月日
      2016-11-10
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] ナトリウム電池負極に挿入されたNaイオンの状態研究2016

    • 著者名/発表者名
      後藤和馬
    • 学会等名
      固体NMR・材料フォーラム
    • 発表場所
      金沢
    • 年月日
      2016-10-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] A study of quasi-metallic lithium/sodium cluster in negative electrode materials for secondary battery using solid state NMR and DFT calculation2016

    • 著者名/発表者名
      Ryohei Morita, Kazuma Gotoh, Mika Fukunishi, Mouad Dahbi, Kei Kubota, Shinichi Komaba, Naoto Nishimura, Takashi Yumura, Kenzo Deguchi, Shinobu Ohki, Tadashi Shimizu and Hiroyuki Ishida
    • 学会等名
      Carbon 2016
    • 発表場所
      State College, USA
    • 年月日
      2016-07-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Structure and dynamics of diglyme molecules in graphene layers with sodium ion studied by 2H NMR2016

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Gotoh, Hisashi Maruyama, Tomoaki Takizawa, Ryohei Morita, Tatsuya Miyatou, Motohiro Mizuno, Koki Urita and Hiroyuki Ishida
    • 学会等名
      Carbon 2016
    • 発表場所
      State College, USA
    • 年月日
      2016-07-12
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 炭素材料の固体多核NMRによる分析2016

    • 著者名/発表者名
      後藤和馬
    • 学会等名
      高分子学会NMR研究会
    • 発表場所
      鶴見
    • 年月日
      2016-05-13
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] リチウムイオン電池の負極表面における電解液の分解の評価2015

    • 著者名/発表者名
      佐山瞭,後藤和馬,仁科勇太,石田祐之
    • 学会等名
      第5回酸化グラフェンシンポジウム
    • 発表場所
      岡山(岡山大)
    • 年月日
      2015-12-14
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 高温・低温焼成スクロース由来炭素へのナトリウム吸蔵と固体NMRによる分析2015

    • 著者名/発表者名
      森田凌平,後藤和馬,久保田圭,福西美香,駒場慎一,湯村尚史,石田祐之
    • 学会等名
      第42回炭素材料学会年会
    • 発表場所
      大阪(関西大)
    • 年月日
      2015-12-02
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 炭素平面上におけるアルカリ金属原子の安定配置に関する密度汎関数法計算2015

    • 著者名/発表者名
      西村直人,湯村尚史,後藤和馬,若杉隆
    • 学会等名
      第42回炭素材料学会年会
    • 発表場所
      大阪(関西大)
    • 年月日
      2015-12-02
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] NMRによるリチウムイオン電池、ナトリウムイオン電池材料の分析2015

    • 著者名/発表者名
      後藤和馬
    • 学会等名
      平成27年度東海化学工業会セミナー
    • 発表場所
      名古屋(今池)
    • 年月日
      2015-11-26
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 黒鉛層間にアルカリ金属と共挿入された有機分子の運動状態解析2015

    • 著者名/発表者名
      後藤和馬,杉本千佳,丸山寿史,瀧澤智昭,宮東達也,水野元博,石田祐之
    • 学会等名
      第29回日本吸着学会研究発表会
    • 発表場所
      徳島(徳島大)
    • 年月日
      2015-11-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 炭素・電池材料の固体NMR2015

    • 著者名/発表者名
      後藤和馬
    • 学会等名
      2015年度日本化学会中国四国支部大会
    • 発表場所
      岡山(岡山大)
    • 年月日
      2015-11-14
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] スクロース由来ハードカーボン中のナトリウムのNMRによる状態分析2015

    • 著者名/発表者名
      森田凌平, 後藤和馬, 久保田圭, 福西美香, 駒場慎一, 出口健三, 大木忍, 清水禎, 石田祐之
    • 学会等名
      2015年日本化学会中国四国支部大会
    • 発表場所
      岡山(岡山大)
    • 年月日
      2015-11-14
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] リチウムイオン電池の負極表面における電解液の分解の評価2015

    • 著者名/発表者名
      佐山瞭, 後藤和馬, 仁科勇太, 定井麻子, 三根生晋, 石田祐之
    • 学会等名
      2015年日本化学会中国四国支部大会
    • 発表場所
      岡山(岡山大)
    • 年月日
      2015-11-14
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 有機溶媒中での反応を利用した新規黒鉛層間化合物の合成と構造研究2015

    • 著者名/発表者名
      丸山寿史, 瀧澤智昭, 後藤和馬, 石田祐之
    • 学会等名
      2015年日本化学会中国四国支部大会
    • 発表場所
      岡山(岡山大)
    • 年月日
      2015-11-14
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] in situ Li NMRによるSi含有炭素負極および電解質の精密分析2015

    • 著者名/発表者名
      佐山瞭,後藤和馬,新井寿一,中東里英,武田和行,石田祐之
    • 学会等名
      第58回固体NMR・材料フォーラム
    • 発表場所
      高知(高知大)
    • 年月日
      2015-10-22
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] リチウムイオン電池の負極表面における電解液の分解の評価2015

    • 著者名/発表者名
      佐山瞭,後藤和馬,仁科勇太,定井麻子,三根生晋,石田祐之
    • 学会等名
      第53回炭素材料夏季セミナー
    • 発表場所
      東京(千葉工大ソラマチキャンパス)
    • 年月日
      2015-08-10
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Observations of adsorbed ions or molecules in carbon materials using solid state NMR2015

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Gotoh
    • 学会等名
      5th German-Japanese Joint Symposium on Carbon Materials
    • 発表場所
      Freiberg, Germany
    • 年月日
      2015-07-19
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Analysis of Sodium Ion Stored in Hard Carbon using Solid State Na NMR2015

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Gotoh
    • 学会等名
      Carbon2015
    • 発表場所
      Dresden (Germany)
    • 年月日
      2015-07-14
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] Analysis of sodium ion stored in hard carbon using solid state Na NMR2015

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Gotoh
    • 学会等名
      Carbon 2015
    • 発表場所
      Dresden, Germany
    • 年月日
      2015-07-12
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 高温熱処理炭素に吸蔵されたナトリウムの固体NMRによる状態分析2015

    • 著者名/発表者名
      森田凌平, 後藤和馬, 久保田圭, 福西美香, 駒場慎一, 出口健三, 大木忍, 清水禎, 石田祐之
    • 学会等名
      第57回固体NMR・材料フォーラム
    • 発表場所
      鶴見(理研)
    • 年月日
      2015-05-22
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 黒鉛層間にインターカレートされた重水素化有機分子の2H NMR による運動状態解析2015

    • 著者名/発表者名
      杉本千佳,後藤和馬,宮東達也,水野元博,石田祐之
    • 学会等名
      第57回固体NMR・材料フォーラム
    • 発表場所
      鶴見(理研)
    • 年月日
      2015-05-22
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 高温熱処理炭素に吸蔵されたナトリウムの固体NMRによる状態分析2015

    • 著者名/発表者名
      森田凌平, 後藤和馬, 久保田圭, 福西美香, 駒場慎一, 出口健三, 大木忍, 清水禎, 石田祐之
    • 学会等名
      日本化学会第95春季年会
    • 発表場所
      船橋(日本大学)
    • 年月日
      2015-03-26
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 層状化合物MXene Ti3C2のナトリウムイオン電極特性2015

    • 著者名/発表者名
      梶山智司,飯沼広基,森田凌平,後藤和馬,大久保將史,山田淳夫
    • 学会等名
      電気化学会第82回大会
    • 発表場所
      横浜(横浜国立大)
    • 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] P2型Na2/3MnO2の結晶多形と非化学量論性2015

    • 著者名/発表者名
      田原禎之,久保田圭,熊倉真一,後藤和馬,駒場慎一
    • 学会等名
      電気化学会第82回大会
    • 発表場所
      横浜(横浜国立大)
    • 年月日
      2015-03-16
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 磁気共鳴法でみる二次電池負極用炭素材料の内部構造2015

    • 著者名/発表者名
      後藤和馬
    • 学会等名
      大阪電気通信大学エレクトロニクス基礎研究所ワークショップ
    • 発表場所
      寝屋川(大阪電通大)
    • 年月日
      2015-02-13
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Li storage and Na storage in carbon materials analyzed by solid state NMR2014

    • 著者名/発表者名
      Kazuma Gotoh
    • 学会等名
      第41回炭素材料学会年会
    • 発表場所
      福岡(大野城まどかぴあ)
    • 年月日
      2014-12-10
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 三元系黒鉛層間化合物の2H NMRによる状態分析2014

    • 著者名/発表者名
      杉本千佳, 後藤和馬, 宮東達也, 水野元博, 石田祐之
    • 学会等名
      第41回炭素材料学会年会
    • 発表場所
      福岡(大野城まどかぴあ)
    • 年月日
      2014-12-08
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] in situ Li NMRを用いたリチウムイオン実電池の負極内リチウムの観察2014

    • 著者名/発表者名
      後藤和馬, 伊塚美里, 杉山照泰, 中東理恵, 新井寿一, 武田和行, 石田祐之
    • 学会等名
      第55回電池討論会
    • 発表場所
      京都(京都国際会館)
    • 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] In situ Li NMR によるリチウムイオン電池の過充電状態の解析2014

    • 著者名/発表者名
      伊塚美里,後藤和馬,杉山照泰,中東里英,新井寿一,武田和行,石田祐之
    • 学会等名
      第53回NMR討論会
    • 発表場所
      大阪(大阪大学)
    • 年月日
      2014-11-06
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
  • [学会発表] 炭素とナノスペースの化学2014

    • 著者名/発表者名
      後藤和馬
    • 学会等名
      岡山工学振興会第58回ほっと交流会
    • 発表場所
      岡山(岡山工学振興会)
    • 年月日
      2014-05-22
    • 関連する報告書
      2014 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [図書] 『NMR分光法』(阿久津秀雄,嶋田一夫,鈴木榮一郎,西村善文編)第6章 “物質科学への展開”2016

    • 著者名/発表者名
      後藤和馬
    • 出版者
      講談社サイエンティフィック
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [図書] 『ナトリウムイオン2次電池の開発と最新技術』 (岡田重人,駒場慎一,山田淳夫編) 第5章第2編 “NMRによる2次電池の計測”2015

    • 著者名/発表者名
      後藤和馬
    • 出版者
      技術教育出版社
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書

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公開日: 2014-04-04   更新日: 2022-02-16  

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