熱力学測定、局所構造解析、量子化学的手法を駆使した高機能性酸化物の構造制御

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20560631
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機材料・物性
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 井手本 康 東京理科大学, 理工学部・工業化学科, 教授 (20213027)
• 連携研究者: 北村 尚斗 東京理科大学, 理工学部・工業化学科, 助教 (10453812)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: リチウムイオン電池 / 強誘電体 / 結晶構造 / 熱力学データ / 第一原理計算 / 電子構造 / 機能性酸化物 / 中性子

研究概要

Li二次電池正極材料、不揮発性メモリ用の強誘電体酸化物などの高機能性酸化物を対象に、重要な熱力学データを測定、構造解析としてバルク材料でpdf解析を先駆けて適用することで局所構造解析も可能になり、平均構造だけでは明らかにできなかった局所的な構造変化などについて中性子回折を用いて明らかにした。これらの関連を検討することで高性能化の指針を得た。特に、Li二次電池正極材料の充電過程の構造変化をコインセルサイズでex-situの中性子測定により捉えたのは最先端の成果である。

研究成果

• [雑誌論文] 第一原理計算を用いたLiイオン電池用正極活物質LiNi_<0.5>Mn_<0.5>O_2における過剰Li及びカチオンミキシングの電子構造への影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 関澤央輝,北村尚斗,井手本康
  • 雑誌名: Electrochemistry Vol.79, No.2 ページ: 80-85
  • 査読あり
• [雑誌論文] Liイオン電池用正極活物質Li_xMn_<0.5>Ni_<0.5>O_2の熱力学的安定性,結晶・電子構造と電池特性の合成条件およびLi組成依存 (2011)
  • 著者名/発表者名: 井手本康,長谷川卓哉,北村尚斗,内本喜晴
  • 雑誌名: Electrochemistry Vol.79, No.2 ページ: 15-23
  • 査読あり
• [雑誌論文] Change in Crystal Structure of LiNi_<0.8>Co_<0.19>Cu_<0.01>O_2 Cathode during Charge of Coin Cell Observed by Ex Situ Time-of-flightNeutro Diffraction (2010)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Idemoto, Yuta Tsukada, Naoto Kitamura, Akinori Hoshikawa, Toru Ishiki
  • 雑誌名: Chemistry Letters Vol.40, No.2 ページ: 168-170
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Li contenton electronic structure by first-Principle calculation for Li_<1+x>Ni_<0.5>Mn_<0.5>O_2 cathode active material of lithium-ion battery (2010)
  • 著者名/発表者名: Oki Sekizawa, Naoto Kitamura, Yasushi Idemoto
  • 雑誌名: Electrochemistry Vol.78, No.5 ページ: 367-369
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dependence of average and local structure and cathode performanceon synthetic condition of L_<ix>(M_<n1/3>C_<o1/3>N_<i1/3>)O_2 as a cathode active material for Li ion-battery (2010)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Idemoto, Kenichiro Ueki, Naoto Kitamura
  • 雑誌名: Electrochemistry Vol.78, No.5 ページ: 475-481
  • 査読あり
• [雑誌論文] Li二次電池正極活物質Li_<1.04>1Ni_<0.8>Co_<0.2>O_yの物性,結晶構造と電極特性の熱処理条件依存 (2009)
  • 著者名/発表者名: 井手本康,高梨優,北村尚斗
  • 雑誌名: Electrochemistry Vol.77, No.11 ページ: 945-950
  • 査読あり
• [雑誌論文] Relation- ship between average and local crystal structure and the ferroelectric propertyes of a Sr-Bi-Ta-Si-O ferro- electric Material (2009)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Idemoto, Satoshi Taniyama, Satoshi Iikubo, Shinichi Shamoto, James W. Richardson, Jr.
  • 雑誌名: Jounal of Physics and Chemistry of Solids Vol.70 ページ: 1156-1165
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dependence of Property, crystal structure and electrodecharacteristics on Li content for LixNi_<0.8>Co_<0.2>O_2 as a cathode active material for Li secondary battery (2009)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Idemoto, Yu Takanashi, Naoto Kitamura
  • 雑誌名: Journal of Power Sources Vol.189 ページ: 269-278
  • 査読あり
• [学会発表] Dependence of Crystal Structures and Dielectric and Piezoelectric Proper- ties on Synthetic Process for BaTiO_3 Prepared by Liquid Phase Reactions (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Idemoto, M.Tashiro, N.Kitamura
  • 学会等名: 3rd International Congress on Ceramics (I CC-3)
  • 発表場所: Osaka International Convention Center, Osaka
  • 年月日: 2010-11-17
• [学会発表] 中性子および放射光X線を用いたLiMn_<0.5>-_xM_xNi_<0.5>-_yM'_yO_2(M=Al,TiM'=Mg)の充放電に伴う結晶・電子構造変化と電池特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 井手本康,遠藤裕章,北村尚斗
  • 学会等名: 第51回電池討論会
  • 発表場所: 名古屋市 愛知県産業労働センター
  • 年月日: 2010-11-11
• [学会発表] シュウ酸エタノール共沈法を用いたLiイオン電池正極活物質LiNi_<0.5> Mn_<0.5>O_2の平均・局所構造の検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 井手本康,関澤央輝,北村尚斗
  • 学会等名: 第51回電池討論会
  • 発表場所: 名古屋市 愛知県産業労働センター
  • 年月日: 2010-11-11
• [学会発表] Li(Ni,Co,M)O_2(M=Cu,Zn)系正極材料における熱力学的安定性,結晶・電子構造と電池特性の合成条件依存 (2010)
  • 著者名/発表者名: 井手本康,塚田裕太,北村尚斗
  • 学会等名: 第51回電池討論会
  • 発表場所: 名古屋市 愛知県産業労働センター
  • 年月日: 2010-11-11
• [学会発表] Crystal Structures and Dielectric and Piezoelectric Properties of BaTiO_3 Prepared by the Po- lymerized Complex Method (2010)
  • 著者名/発表者名: Misato Tashiro, Naoto Kitamura, Yasushi Idemoto
  • 学会等名: 218th ECS Meeting
  • 発表場所: Las Vegas, USA
  • 年月日: 2010-10-11
• [学会発表] Substitution Effect on Crystal, Electronic Structure using Neutron and Synchrotron Sources and Cathode Performance of Li(Mn_<0.5>-_xM_xNi_<0.5>-M'_y)O_2 (M=Al,Ti,M'=Mg) (2010)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Endo, Naoto Kitamura, Yasushi Idemoto
  • 学会等名: 218th EC S Meeting
  • 発表場所: Las Vegas, USA
  • 年月日: 2010-10-11
• [学会発表] Dependence of Local Structure using PDF Analysis and XAFS, Average Crystal Structure, and Cathode Performance on Composition of zLi_2MnO_3-(1-z)Li(Mn,Ni,Co)O_2 as a Cathode Active Material for Li Ion Battery (2010)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Idemoto, Kenichiro Ueki, Naoto Kitamura
  • 学会等名: 218th ECS Meeting
  • 発表場所: Las Vegas, USA
  • 年月日: 2010-10-11
• [学会発表] Study on LiNi_<0.5>Mn_<0.5>O_2 Cathode Active Material of LiIon Battery Synthesized by Oxalic AcidEthanol Coprecipitation Method (2010)
  • 著者名/発表者名: Oki Sekizawa, Naoto Kitamura, Yasushi Idemoto
  • 学会等名: 218th ECS Meeting
  • 発表場所: Las Vegas, USA
  • 年月日: 2010-10-11
• [学会発表] Sr-Bi- (Ta,Nb,M)-Si-O(M=W,Mo)強誘電体の結晶・電子構造と強誘電特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 井手本康,室井諒,北村尚斗
  • 学会等名: 2010年秋季第71回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 長崎市長崎大学
  • 年月日: 2010-09-14
• [学会発表] Kenichio Ueki Local Structure using PDF Analysis and XAFS, Average Structure and Cathode Performance Depend on Composition of zLi_2MnO_3-(1-z)Li(Mn,Ni,Co)O_2 as a Cathode Active Material for Li Ion Battery (2010)
  • 著者名/発表者名: 井手本康, 北村尚斗
  • 学会等名: The 8th Japan-France Joint Seminar on Lithium Ion Batteries
  • 発表場所: Morioka, Iwate
  • 年月日: 2010-09-06
• [学会発表] Local Structure Using PDF Method and XAFS, Average Crystal Structureand Cathode Performance Depend on Composition of zLi_2Mn O_3-Li(Mn,Ni,Co) O_2 as a Cathode Active Material for Li-Ion Battery (2010)
  • 著者名/発表者名: Y.Idemoto, K.Ueki, N.Kitamura
  • 学会等名: IMLB2010
  • 発表場所: Montreal, Canada
  • 年月日: 2010-06-29
• [学会発表] Crystal Structure Analysis and First Principles Calculation on Lix (Ni, Mn) O_2-Based Cathode Active Material for Li-Ion Battery (2009)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Idemoto, Oki Sekizawa
  • 学会等名: 216th ECS Meeting
  • 発表場所: Vienna, Austria
  • 年月日: 2009-10-05
• [学会発表] Dependence of Thermodynamic Stability, Crystal and Electronic Structures, and Cathode Performance on Li content of Li_xMn_<0.5> Ni_<0.5>O_2 as a Cathode Active Material for Li Ion Batteries (2009)
  • 著者名/発表者名: 井手本康
  • 学会等名: 216th ECS Meeting
  • 発表場所: Vienna, Austria
  • 年月日: 2009-10-05
• [学会発表] Mo置換,Bi_4Si_3O_<12>添加による(Bi,RE)_4Ti_3O_<12>(RE=La,Nd)強誘電体の物性,結晶・電子構造と強誘電特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 井手本康,飯山昂
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第22回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 松山市 愛媛大学
  • 年月日: 2009-09-16
• [学会発表] (Sr,Ce)-Bi-(Ta,W)-Si-O系強誘電体の強誘電特性と結晶・電子構造 (2009)
  • 著者名/発表者名: 井手本康,室井諒
  • 学会等名: 第70回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 富山市 富山大学
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] Dependence of Crystal and Electronic Structures, Ther- modynamic Stability and Cathode Performance on Synthesis and Heat-Treatment Conditions of Li_x Mn_<0.5>Ni_<0.5>O_2 as a Cathode Active Material for Li Secondary Batte- ries (2008)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Idemoto, Takuya Hasegawa
  • 学会等名: PRIME 2008
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, US
  • 年月日: 2008-10-14
• [学会発表] Relationship between Local Structure using PDF Method, Thermodynamic Stability, and Cathode Perfor- mance Depend on Different Synthetic Process of LiMn_<1/3>Ni_<1/3>Co_<1/3>O_2 as a Cathode Active Mate- rial for Li Ion Battery (2008)
  • 著者名/発表者名: 井手本康
  • 学会等名: PRIME 2008
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, US
  • 年月日: 2008-10-14
• [学会発表] Average and Local Structure Analyses using Neutron Source and Cathode Performance of Li Mn_<1/3>Ni_<1/3> Co_<1/3>O_2 as a Cathode Active Material (2008)
  • 著者名/発表者名: Yasushi Idemoto, KenichiroUeki
  • 学会等名: PRIME 2008
  • 発表場所: Honolulu, Hawaii, US
  • 年月日: 2008-10-13
• [学会発表] Effects of Li content and heat treatment on crystal and electronic structures and cycle performance of Li_xNi_<0.8> Co_<0.2>O_2 as a cathode active mate- rial for Li ion battery (2008)
  • 著者名/発表者名: 井手本康
  • 学会等名: 7th France- Japan Joint Seminar on Lithium Batteries
  • 発表場所: Le Domaine de Bierville, Bossy la Riviere, Esson, France
  • 年月日: 2008-09-23
• [学会発表] (Bi,Pr)_4Ti_3O_<12>の平均・局所構造と強誘電特性におけるBi_2SiO_5添加の影響 (2008)
  • 著者名/発表者名: 井手本康,小谷浩隆
  • 学会等名: 第69回応用物理学会学術講演会
  • 発表場所: 春日井市 中部大学
  • 年月日: 2008-09-02
• [図書] 電池ハンドブック (2010)
  • 著者名/発表者名: 井手本康, 他
  • 総ページ数: 783(458-467)
  • 出版者: オーム社
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://www.rs.noda.tus.ac.jp/idemotol/index.html
• [備考]
  • URL: http://www.tus.ac.jp/ridai/doc/ji/RIJIA01.php