次世代蓄電デバイス開発にむけての基礎研究-全固体蓄電デバイスの開発

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22245035
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機工業材料
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 菅野 了次 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (90135426)
• 研究分担者: 平山 雅章 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 講師 (30531165) ; 武田 保雄 三重大学, 事務局, 理事 (60093051) ; 米村 雅雄 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 准教授 (60400602) ; 田村 和久 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用開発部門, 研究員 (10360405) ; 園山 範之 名古屋工業大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (50272696)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• キーワード: イオン交換体 / 伝導体

研究概要

優れた出力特性と安定性を実現する全固体蓄電デバイスの実現に向けて,要素技術となる以下の成果を得た.(1)電極/電解質固固界面に形成される空間電荷層の組成,構造と電池特性の相関を明らかにし,材料種の選択による界面制御で優れた出力特性,安定性を実現できる可能性を実証した.(2)世界最高のリチウムイオン導電率を示す超イオン伝導体Li_10GeP_2S_12を見いだし,固体電解質として優れた特性を得た.

研究成果

• [雑誌論文] Fabrication and electrochemical properties of LiMn_2O_/SrRuO_3 multi-layer epitaxial thin film electrodes (2012)
  • 著者名/発表者名: Kota Suzuki, Kyungsu Kim, Sou Taminato, Masaaki Hirayama, Ryoji Kanno
  • 雑誌名: Journal of Power Sources 巻: 226(15) ページ: 340-345
  • 査読あり
• [雑誌論文] All-solid-state Li-sulfur batteries with mesoporous electrode and thio-LISICON solid electrolyte (2012)
  • 著者名/発表者名: Miki Nagao, Yuki Imade, Haruto Narisawa, Takeshi Kobayashi, Ryota Watanabe, Toshiyuki Yokoi, Takashi Tatsumi, Ryoji Kanno
  • 雑誌名: Journal of Power Sources 巻: 222 ページ: 237-242
  • 査読あり
• [雑誌論文] Oxygen evolution and Rduction Reactions on La_0.8Sr_0.2Co_O3(001)(110),and (111) Surfaces in an Alkaline Solution (2012)
  • 著者名/発表者名: Mamoru Komo, Asuna Hagiwara, Sou Taminato, Masaaki Hirayama, Ryoji Kanno
  • 雑誌名: Electrochemistry 巻: 80(10) ページ: 834-838
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of Nano-Sized Epitaxial Li_4Ti_5O_12(110) Film Electrode for Lithium Batteries (2012)
  • 著者名/発表者名: KyungSu Kim, Takeshi Toujigamori, Kota Suzuki, Sou Taminato, Kazuhisa Tamura, Jun'ichiro Mizuki, Masaaki Hirayama, Ryoji Kannno
  • 雑誌名: Electrochemistry 巻: 80(10) ページ: 800-803
  • 査読あり
• [雑誌論文] Direct synthesis of oxygen-deficient Li_2MnO_3-x for high capacity lithium battery electrodes (2012)
  • 著者名/発表者名: K.Kubota, T.Kaneko, M.Hirayama, M.Yonemura, Y.Imanari, K.Nakane, R.Kanno, J.
  • 雑誌名: Power Sources 巻: 216 ページ: 249-255
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Reversible Li-intercalation Behavior of BaFeO_4 films (2011)
  • 著者名/発表者名: Hidekazu Ido, Masaaki Hirayama, Ryoji Kanno
  • 雑誌名: Electrochemistry 巻: 80(3) ページ: 139-141
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and electrode characteristics of solid solution LiMn_1-xFe_xPO_4(OH) (0-x-0.3) with tavorite structure for lithium batteries (2011)
  • 著者名/発表者名: Yang Yang, Masaaki Hirayama, Kei Kubota, Ryoji Kanno
  • 雑誌名: Journal of Power Sources 巻: 205 ページ: 394-401
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis, crystal structure, and electrode characteristics of LiMnPO4(OH) cathode for lithium batteries (2011)
  • 著者名/発表者名: Yang Yang, Masaaki Hirayama, Masao Yonemura, Ryoji Kanno
  • 雑誌名: Journal of Solid State Chemistry 巻: 187 ページ: 124-129
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and electrochemical properties of nanosized LiFeO_2 particles with a layered rocksalt structure for lithium batteries (2011)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Hirayama, Hiroki Tomita, KeiKubota, Hidekazu Ido, Ryoji Kanno
  • 雑誌名: Materials Research Bulletin 巻: 47 ページ: 79-84
  • 査読あり
• [雑誌論文] Epitaxial growth and electrochemical properties of Li_4Ti_5O_12 thin-film lithium battery anodes (2011)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Hirayama, Kyungsu Kim, Takeshi Toujigamori, Woosuk Cho, Ryoji Kanno
  • 雑誌名: Dalton Transactions 巻: 40(12) ページ: 2882-2887
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structure and electrode reactions of layered rocksalt LiFeO_2 nanoparticles for lithium battery cathode (2011)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Hirayama, Hiroki Tomita, Kei Kubota, Ryoji Kanno
  • 雑誌名: Journal of Power Sources 巻: 196(16) ページ: 6809-6814
  • 査読あり
• [雑誌論文] New three-dimensional electrode structure for the lithium battery: Nano-sized γ-Fe_2O_3 in a mesoporous carbon matrix (2011)
  • 著者名/発表者名: Miki Nagao, Michiko Otani, Hiroki Tomita, Sho Kanzaki, Atsuo Yamada, Ryoji Kanno
  • 雑誌名: Journal of Power Sources 巻: 196(10) ページ: 4741-4746
  • 査読あり
• [雑誌論文] A lithium superionic conductor (2011)
  • 著者名/発表者名: Noriaki Kamaya, Kenji Homma, Yuichiro Yamakawa, Masaaki Hirayama, Ryoji Kanno, Masao Yonemura, Takashi Kamiyama, Yuki Kato, Shigenori Hama, Koji Kawamoto, Akio Mitsui
  • 雑誌名: Nature Materials 巻: 10 ページ: 682-686
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-capacity phase formation by surface modification of Li_3PO_4 on nanosized Li_2RuO_3 electrode for lithium batteries (2011)
  • 著者名/発表者名: Yueming Zheng, Sou Taminato, Youlong Xu, Kota Suzuki, KyungSu Kim, Masaaki Hirayama, Ryoji Kanno
  • 雑誌名: Journal of Power Sources 巻: 208(15) ページ: 447-451
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structure and phase transitions of the lithium ionic conductor Li_3PS_4 (2011)
  • 著者名/発表者名: Kenji Homma, Masao Yonemura, Takeshi Kobayashi, Miki Nagao, Masaaki Hirayama, Ryoji Kanno
  • 雑誌名: Solid State Ionics 巻: 182(1) ページ: 53-58
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of Li_xMnO_2 by chemical lithiation in an aqueous media (2010)
  • 著者名/発表者名: Won Il Jung, Miki Nagao, Cedric Pitteloud, Atsuo Yamada, Ryoji Kanno
  • 雑誌名: Journal of Power Sources 巻: 195(10) ページ: 3328-3332
• [雑誌論文] Dynamic Structural Changes at LiMn_2O_4/Electrolyte Interface during Lithium Battery Reaction (2010)
  • 著者名/発表者名: Masaaki Hirayama, Hedekazu Ido, Kyungsu Kim, Woosuk Cho, Kazuhisa Tamura, Jun'ichiro Mizuki, Ryoji Kanno
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc 巻: 132(43) ページ: 15268-15276
  • 査読あり
• [雑誌論文] New three-dimensional electrode structure for the lithium battery: Nano-sized γ-Fe2O3in a mesoporous carbon matrix (2010)
  • 著者名/発表者名: Miki Nagao, Michiko Otani, Hiroki Tomita, Sho Kanzaki, Atsuo Yamada, Ryoji Kanno
  • 雑誌名: Journal of Power Sources 巻: 196(10) ページ: 4741-4746
  • 査読あり
• [学会発表] 蓄電池の全固体化を目指して～その課題と展開～ (2013)
  • 著者名/発表者名: 菅野了次
  • 学会等名: 第4回国際二次電池展
  • 発表場所: 東京ビッグサイト(東京都)
  • 年月日: 2013-03-01
• [学会発表] Studies on Reactions and Structures at Electrode/Electrolyte Interface Using Epitaxial Model Electrodes (2012)
  • 著者名/発表者名: R.Kanno, M.Hirayama, K.Tamura
  • 学会等名: Pacific Rim Meeting on Electrochemical and Solid-State Science (PRiME2012), G5-718
  • 発表場所: Hawaii Convention Center & the Hilton Hawaiian Village(Hawaii, USA)
  • 年月日: 2012-10-08
• [学会発表] New Lithium Superionic Conductor and Its Application to All Solid-State Batteries (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Kanno, M. Hirayama, M. Yonemura, Y. Kato, K. Kawamoto
  • 学会等名: Pacific Rim Meeting on Electrochemiacl and Solid-State Science (PRiME2012), B8-1190
  • 発表場所: Hawaii Convention Center & the Hilton Hawaiian Village(Hawaii, USA)
  • 年月日: 2012-10-08
• [学会発表] Development of Materials for Lithium Batteries (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryoji Kanno
  • 発表場所: パシフィコ横浜(神奈川県)
  • 年月日: 2012-09-26
• [学会発表] NEW LITHIUM SUPERIONIC CONDUCTOR AND ITS APPLICATION TO ALL SOLID-STATE BATTERIES (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryoji Kanno, Masaaki Hirayama, Masao Yonemura, Yuki Kato, Koji Kawamoto
  • 学会等名: Asian conference on solid state ionics 2012
  • 発表場所: 東北大学(宮城県)
  • 年月日: 2012-07-19
• [学会発表] 全固体電池実現に向けてー超リチウムイオン伝導体の開発- (2012)
  • 著者名/発表者名: 菅野了次
  • 学会等名: 日本化学会第92春季年会(2012)
  • 発表場所: 慶應義塾大学日吉キャンパス(神奈川県)
  • 年月日: 2012-03-27
• [学会発表] Structural studies on electrode/electrolyte interface (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryoji Kanno
  • 学会等名: Gordon Research Conferences
  • 発表場所: Four Points Sheraton/Holiday Inn Express Ventura(USA)
  • 年月日: 2012-03-07
• [学会発表] Lithium superionic conductor, Li_10GeP_2S_12: the highest lithium ion conductive solid (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryoji Kanno
  • 学会等名: Solid State Chemistry Conference 2012
  • 発表場所: カナリア諸島(スペイン)
  • 年月日: 2012-02-25
• [学会発表] Reactions and Structure Changes in Electrode/Electrolyte Interface of Lithium Battery (2012)
  • 著者名/発表者名: Ryoji Kanno
  • 学会等名: International Battery Association (IBA) and Pacific Power Source Symposium 2012 Joint Meeting
  • 発表場所: Hilton Waikoloa Village, Hawaii(USA)
  • 年月日: 2012-01-12
• [学会発表] 高イオン導電体Li_10GeP_2S_12の合成と構造、物性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 菅野了次,平山雅章,釜谷則昭,本間健司,山川裕一郎,加藤裕樹,濱重規,川本浩二,三井昭男,米村雅雄,神山崇
  • 学会等名: 第52回電池討論会
  • 発表場所: タワーホール船堀(東京)
  • 年月日: 2011-10-20
• [学会発表] K_2NiF_4型ヒドリド含有La_2-xMLiH_1±xO_3の合成とイオン導電特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小林玄器,平山雅章,米村雅雄,菅野了次
  • 学会等名: 第49回セラミックス基礎科学討論会
  • 発表場所: 岡山コンベンションセンター(岡山県)
  • 年月日: 2011-01-11
• [学会発表] Electrochemical Properties of Li_2MnO_3-x Reduced by Metal Hydrides (2010)
  • 著者名/発表者名: Kei Kubota, Masaaki Hirayama, Masao Yonemura, Ryoji Kanno, Yuichiro Imanari, Kenji Nakane
  • 学会等名: Third International Forum on Multidisciplinary Education and Research for Energy Science, C416
  • 発表場所: ANA Intercontinental Ishigaki Resort(沖縄県)
  • 年月日: 2010-12-13
• [学会発表] 硫黄系全固体電池の展開 (2010)
  • 著者名/発表者名: 菅野了次
  • 学会等名: 第75回新電池構想部会
  • 発表場所: 早稲田大学(東京都)
  • 年月日: 2010-12-02
• [学会発表] Surface Structure Changes in Lithium Battery Electrodes Studied by In Situ X-ray and Neutron Scattering Methods (2010)
  • 著者名/発表者名: R. Kanno, M. Hirayama, K. Tamura, H. Ido
  • 学会等名: 218th ECS Meeting
  • 発表場所: Riviera Hotel(Las Vegas,USA)
  • 年月日: 2010-10-12
• [学会発表] Interfacial phenomena of the spinel elctrodes for lithium battery (2010)
  • 著者名/発表者名: Ryoji Kanno
  • 学会等名: ANL/NEDO workshop on Energy Storage
  • 発表場所: Argonne National Laboratory(USA)
  • 年月日: 2010-10-07
• [学会発表] Lithuim Solid Electrolyte, Thio-LISICON - Structure, Ionic Conductivity and all Solid-state Batteries (2010)
  • 著者名/発表者名: Ryoji Kanno, Miki Nagao, Masaaki Hirayama
  • 学会等名: 2010MRS Spring Meeting
  • 発表場所: San Francisco(USA)
  • 年月日: 2010-04-06
• [備考]
  • URL: http://www.kanno.echem.titech.ac.jp/paper.php