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2018 年度 実績報告書

ハイブリッドめっきによるCuとAl板への大容量LIB電極材料のワンプロセス形成

研究課題

研究課題/領域番号 17K18966
研究機関名古屋工業大学

研究代表者

呉 松竹  名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30633573)

研究分担者 八代 仁  岩手大学, 理工学部, 教授 (60174497)
研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2019-03-31
キーワードLIB電極材料 / ハイブリッドめっき / 表面・界面物性 / ナノ材料 / 負極 / 正極
研究実績の概要

本研究では、次世代大容量・低コストのLIB電極材料の新規創製を目指し、水とエタノールの混合めっき液中で電気めっきと泳動電着を組合せた新規なハイブリッドめっき法により、銅板およびアルミ板上にナノ空間を持つ大表面積のナノポーラス複合めっき層をOne-Processで形成させた。即ち、負極集電体銅板上に鱗片状ナノ結晶を持つナノポーラスSn-SnO2-TiO2/Cu6Sn5複合めっき膜を形成し、正極集電体Al板上にナノポーラスLi-V-Mn-Ni-O系複合めっき膜を直接形成することにより、集電体上にLIB電極の活物質成分と導電性成分を一体化した新規な高密着性ナノポーラス複合膜を創製し、電極反応効率を向上させる。また、めっきプロセスにおける電気化学反応および電池特性評価におけるめっき膜成分の役割と電極反応メカニズムを解明することを行った。
その結果、正極材料として、電解エッチングとハイブリッドめっき法によりAl基板上に均一なLi-V-Mn-Ni-O複合めっき膜が形成し、めっき条件により、複合めっき膜の微細構造および化学組成を制御することができた。また、V-Ni-Mn-O複合めっき膜が形成されたAl箔を作用極とし、Liイオン電池の正極材料として定電流充放電試験を行い、電池特性はめっき浴組成およびめっき条件による影響を調べるとともに、条件の最適化を行った。
また、負極材料として、ハイブリッドめっき法により集電体のCu基板上に鱗片状Sn-TiO2複合めっき膜を形成し、高い電気容量を示すことが確認された。さらに、ハイブリッドアノード酸化によりTi基板上に新規なTiO2-TiO-TiN(/Sn-SnO2)複合皮膜を創製し、放電容量を向上する効果を見出した。
そして、研究成果として、学術論文登載8件(他投稿中2件)、学会発表24件(内招待講演1件、国際学会発表10件、国内発表14件)を行った。

  • 研究成果

    (34件)

すべて 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 5件、 査読あり 8件) 学会発表 (24件) (うち国際学会 10件、 招待講演 1件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] Tsinghua University/Graduate School at Shenzhen/New Materials Research Institute(中国)

    • 国名
      中国
    • 外国機関名
      Tsinghua University/Graduate School at Shenzhen/New Materials Research Institute
  • [雑誌論文] Deformation mechanisms and recrystallization behavior of Mg-3Al-1Zn and Mg-1Gd alloys deformed by electroplastic-asymmetric rolling2019

    • 著者名/発表者名
      Xiaopei Li, Xiaohui Li, Yongda Ye, Ruikun Zhang, Song-Zhu Kure-Chu*, Guoyi Tang
    • 雑誌名

      Materials Science & Engineering A

      巻: 742 ページ: 722-733

    • DOI

      10.1016/j.msea.2018.09.041

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effect of Power Mode of Plasma Anodization on the Properties of formed Oxide Films on AZ91D Magnesium Alloy2018

    • 著者名/発表者名
      Sung-Hyung Lee, Hitoshi Yashiro and Song-Zhu Kure-Chu*
    • 雑誌名

      Korean J. Mater. Res.

      巻: 28 ページ: 544-550

    • DOI

      https://doi.org/10.3740/MRSK.2018.28.10.544

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Self-lubricated nanoporous TiO2-TiN films fabricated on nanocrystalline layer of titanium with enhanced tribological properties2018

    • 著者名/発表者名
      Yongda Ye, Song-Zhu Kure-Chu*, Zhiyan Sun, Rakashi Matsubara, Guoyi Tang, Takehiko Hihara, Masazumi Okido, Hitoshi Yashiro
    • 雑誌名

      Surface & Coatings Technology

      巻: 351 ページ: 162-170

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.surfcoat.2018.07.089

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] 銅合金板上銀めっき膜の高荷重環境下での摩耗・摩擦挙動およびメカニズム解明2018

    • 著者名/発表者名
      呉 松竹*, 川 上 修 央、叶 泳 達, 八代 仁、古川 欣吾, 齋藤 寧
    • 雑誌名

      銅と銅合金

      巻: 57 ページ: 334-339

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fabrication of a Gradient Nano-Micro-structured Surface Layer on an Al-Si Casting Alloy by Means of Ultrasonic Electropulsing Coupling Rolling Process2018

    • 著者名/発表者名
      Xiaopei Li, Song-Zhu Kure-Chu*, Toru Ogasawara, Hitoshi Yashiro, Haibo Wang, Zi-Zhen Xu, Xiao-Hui Li, Guo-Lin Song, Guoyi Tang
    • 雑誌名

      Acta Metallurgica Sinica

      巻: 31 ページ: 1258-1264

    • DOI

      https://doi.org/10.1007/s40195-018-0736-2

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Nanocrystallization and enhanced surface mechanical properties of commercial pure titanium by electropulsing-assisted ultrasonic surface rolling2018

    • 著者名/発表者名
      Yongda Ye, Song-Zhu Kure-Chu*, Zhiyan Sun, Xiaopei Li, Haibo Wang, Guoyi Tang
    • 雑誌名

      Materials and Design

      巻: 149 ページ: 214-227

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.matdes.2018.04.027

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Tailoring of Morphology and Crystalline Structure of Nanoporous TiO2-TiO-TiN Composite Films for Enhanced Capacity as Anode Materials of Lithium-Ion Batteries2018

    • 著者名/発表者名
      Song-Zhu Kure-Chu*, Haruki Sakuyama, Ei-ichi Suzuki, Hitoshi Yashiro, Kuniaki Sasaki, Hiroyo Segawa and Takehiko Hihara
    • 雑誌名

      Journal of The Electrochemical Society

      巻: 165 ページ: A477-A486

    • DOI

      10.1149/2.0251803jes

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 銅合金板上銀めっき膜の微摺動摩耗挙動に対する荷重の影響2018

    • 著者名/発表者名
      呉 松竹*、川上修央、叶 泳達、八代 仁、古川欣吾、齋藤 寧、坂田知之
    • 雑誌名

      IEICE technical report

      巻: 54 ページ: 7-12

    • 査読あり
  • [学会発表] The Role of Anodic Titania Films in Fabricating TiO2-TiN/Sn-SnO2 Composite Films as Anode Materials for Lithium Ion Batteries2019

    • 著者名/発表者名
      Song-Zhu Kure-Chu*, Yota Sakuma, Takashi Matsubara, Takehiko Hihara, Masazumi Okido, Hitoshi Yashiro
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium on Anodizing Science and Technology (AST2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Facile Fabrication of Large-surface Nanoporous Pd/Ni-B/Al2O3 Composite Films as Catalytic Electrodes for Direct Ethanol Fuel Cells2019

    • 著者名/発表者名
      Song-Zhu Kure-Chu,* Katsunori Takahashi, Takehiko Hihara, Hitoshi Yashiro
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium on Anodizing Science and Technology (AST2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Anodic oxidation of Mg-rare earth alloys for biodegradable implant2019

    • 著者名/発表者名
      Xiaopei Li, Xiaohui Li, Song-Zhu Kure-Chu, Xiufeng Xiao
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium on Anodizing Science and Technology (AST2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of electrolyte condition on the characteristics of oxide film for AZ91D magnesium alloy formed by plasma anodization2019

    • 著者名/発表者名
      Sung-Hyung Lee, Song-Zhu Kure-Chu, Hitoshi Yashiro
    • 学会等名
      The 3rd International Symposium on Anodizing Science and Technology (AST2019)
    • 国際学会
  • [学会発表] Direct Electrodeposition Li-V-Mn-Ni-O Composite Films on Al Foils Toward Li Ion Battery Cathode Materials2019

    • 著者名/発表者名
      Takato Inoue, Song-Zhu Kure-Chu, Y.Morikuchi, R. Miyazaki, T. Hihara, H. Yashiro
    • 学会等名
      Electrochemical Society (235th ECS Meeting)
    • 国際学会
  • [学会発表] Hybrid Electrodeposition and Characteristics of Ag-Graphene Composite Films on Cu Sheets Toward High-Performance Electric Connectors2019

    • 著者名/発表者名
      Shizuka Sakaida, Song-Zhu Kure-Chu, T. Hihara, H. Yashiro
    • 学会等名
      Electrochemical Society (235th ECS Meeting)
    • 国際学会
  • [学会発表] ハイブリッドめっき法によるCu合金板上へのAg-graphene複合めっきの創製2019

    • 著者名/発表者名
      坂井田 しずか、呉 松竹*、石原 大暉、日原 岳彦, 八代 仁
    • 学会等名
      日本金属学会2019春期大会
  • [学会発表] 潤滑性アノード酸化皮膜の作製と耐摩耗性に及ぼす素地金属の影響2019

    • 著者名/発表者名
      勝田 修二、呉 松竹、 飯塚 建興、江部 淳
    • 学会等名
      表面技術協会第139回大会
  • [学会発表] LIB負極向けのTiO2-TiN/Sn-SnO2複合膜の作製における金属イオン種の影響2019

    • 著者名/発表者名
      佐久間洋太,呉 松竹,井上貴斗,宮崎怜雄奈,日原岳彦、興戸正純
    • 学会等名
      表面技術協会第139回大会
  • [学会発表] ハイブリッドめっき法を用いたAl上へのLi-V-Mn-Ni-O複合膜の直接形成2018

    • 著者名/発表者名
      井上貴斗、呉 松竹※、高橋克典、佐久間洋太,八代 仁
    • 学会等名
      平成30年度表面技術若手研究者・技術者研究交流発表会
  • [学会発表] Al電解エッチング、アノード酸化および無電解めっきによる大表面積ナノポーラスNi-Pd/Al2O3多層膜の創製2018

    • 著者名/発表者名
      高橋 克典, 呉 松竹, 井上 貴斗, 佐久間 洋太, 日原 岳彦
    • 学会等名
      平成30年度表面技術若手研究者・技術者研究交流発表会
  • [学会発表] 自動車端子向けの銅合金へのAg/Nano-C複合めっきの創製およびその特性評価2018

    • 著者名/発表者名
      坂井田 しずか、呉 松竹、日原 岳彦、八代 仁
    • 学会等名
      日本銅学会第58回講演大会
  • [学会発表] LIB負極向けの銅板への Sn-TiO2@Nano-C 複合めっきの作製と特性に及ぼすめっき条件の影響2018

    • 著者名/発表者名
      石原大暉、呉 松竹、森口幸久、日原岳彦、八代 仁
    • 学会等名
      日本銅学会第58回講演大会
  • [学会発表] アノード電解と無電解めっきによるAl板上のナノポーラスNi-Pd/Al2O3複合膜の形状制御2018

    • 著者名/発表者名
      高橋克典、呉 松竹、日原岳彦、君成田裕智、八代 仁、瀬川浩代
    • 学会等名
      第35回ARS浜名湖コンファレンス
  • [学会発表] ハイブリッドアノード酸化と電析によるTi板へのTiO2-TiN@Sn(O2)複合膜の創製2018

    • 著者名/発表者名
      佐久間洋太、呉 松竹、日原岳彦、彭 聡、興戸正純、八代 仁
    • 学会等名
      第35回ARS浜名湖コンファレンス
  • [学会発表] アノードエッチングとハイブリッドめっきによるAl板へのV-Mn-Ni-O複合膜の創製2018

    • 著者名/発表者名
      井上貴斗、呉 松竹、宮崎怜雄奈、日原岳彦、八代 仁
    • 学会等名
      第35回ARS浜名湖コンファレンス
  • [学会発表] アノード酸化と二次電解によるAl合金の自己潤滑性の向上2018

    • 著者名/発表者名
      勝田修二、呉 松竹、飯塚建興、江部 淳
    • 学会等名
      第35回ARS浜名湖コンファレンス
  • [学会発表] LIB正極に向けたAl板上へのLi-V-Mn-Ni-Oハイブリッドめっき膜の創製に及ぼすめっき条件の影響2018

    • 著者名/発表者名
      井上貴斗、呉 松竹、高橋克典、佐久間洋太、宮崎怜雄奈、日原岳彦
    • 学会等名
      表面技術協会第138回講演大会
  • [学会発表] LIB負極向けのアノード酸化と泳動電着によるTiO2-TiN/SnO2複合皮膜の創製2018

    • 著者名/発表者名
      佐久間洋太、呉 松竹、高橋克典、井上貴斗、宮崎怜雄奈、日原岳彦
    • 学会等名
      表面技術協会第138回講演大会
  • [学会発表] 電解エッチング、アノード酸化および無電解めっきによるナノポーラスNi-Pd多層膜の大表面積化2018

    • 著者名/発表者名
      高橋 克典、呉 松竹、井上 貴斗、佐久間 洋太、宮崎 怜雄奈、日原 岳彦
    • 学会等名
      表面技術協会第138回講演大会
  • [学会発表] Fabrication and Characteristics of Nanostructured TiO2-TiN@Sn(O2)Composite Films on Ti Foils by Hybrid Anodization as Anode Materials for Lithium Ion Batteries2018

    • 著者名/発表者名
      Song-Zhu Kure-Chu*, Yongda Ye, Reona Miyazaki, Takehiko Hihara, Hitoshi Yashiro, Guoyi Tang
    • 学会等名
      The 69th Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry
    • 国際学会
  • [学会発表] Electrodeposition and Characterization of V-Mn-Ni-O CompositeFilms on Al Foils toward Cathode Materials for Lithium Ion Batteries2018

    • 著者名/発表者名
      Song-Zhu Kure-Chu*, Ken Sakakibara, Yukihisa Moriguchi, Reona Miyazaki, Takehiko Hihara, Hitoshi Yashiro
    • 学会等名
      The 69th Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry
    • 国際学会
  • [学会発表] Facile Fabrication of High-Performance Anode and Cathode Materials for LIBs by a Novel Hybrid Electrodeposition Approach2018

    • 著者名/発表者名
      Song-Zhu Kure-Chu
    • 学会等名
      The Fourth China Energy Storage Engineering Conference - China- Japan- Battery Seminar
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] One-Process Fabrication of Nanostructured TiO2-TiO-TiN/XO2 Composite Films on Ti Foils toward High-Performance Anode Materials for Lithium Ion Batteries2018

    • 著者名/発表者名
      Song-Zhu Kure-Chu*, Yongda Ye, Nobuhiro Kawakami, Reona Miyazaki, Takehiko Hihara, Hitoshi Yashiro, Guoyi Tang
    • 学会等名
      The 22nd Topical Meeting of the International Society of Electrochemistry
    • 国際学会
  • [産業財産権] 多層多孔質陽極酸化皮膜の製造方法及び多孔質陽極酸化皮膜並びにそれを用いた電極及び電池2017

    • 発明者名
      呉 松竹、八代 仁
    • 権利者名
      呉 松竹、八代 仁
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特許第6395249号

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公開日: 2019-12-27  

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