薄膜リチウム電池のインターカレーション正極における相境界移動の可視化

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22750164
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機能材料・デバイス
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 桑田 直明 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (00396459)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• キーワード: 薄膜二次電池 / 全固体電池 / In situラマン分光 / インターカレーション / 固体イオニクス / 顕微ラマン分光

研究概要

リチウムイオン電池に用いられているインターカレーション正極の構造変化と相境界移動に注目し、in situ顕微ラマン分光法による相境界移動の可視化を行った。この手法によりリチウムイオン電池の正極反応速度を支配する因子である、相境界の移動速度を定量的に評価することが出来た。また、全固体電池の内部での正極材料、コバルト酸リチウム(LiCoO_2)やマンガン酸リチウム(LiMn_2O_4)など、の電位に対する構造変化を系統的にin situ顕微ラマン分光法により初めて明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] レーザーと核磁気共鳴を用いたリチウム二次電池の研究開 (2011)
  • 著者名/発表者名: 桑田直明, 岩井良樹, 河村純一
  • 雑誌名: Materials Integration 巻: 24巻 ページ: 172-179
• [学会発表] リチウム電池正極材料LiCoO_2の交流インピーダンス法による電子伝導とイオン伝導の分離 (2012)
  • 著者名/発表者名: 桑田直明, 藤本大地, 松田康孝, 河村純一, 小林哲郎, 朝岡賢彦
  • 学会等名: 日本物理学会第67回年次大会
  • 発表場所: 兵庫
  • 年月日: 2012-03-24
• [学会発表] リチウム電池の充放電時におけるin situ NMRイメージング (2012)
  • 著者名/発表者名: 岩井良樹, 大野大生, 桑田直明, 河村純一
  • 学会等名: 第59回固体イオニクス研究会
  • 発表場所: 札幌
  • 年月日: 2012-01-20
• [学会発表] 薄膜型全固体電池におけるLiCoO_2の電極反応解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 小林哲郎, 太田慎吾, 野中敬正, 朝岡賢彦, 右京良雄, 松田康孝, 桑田直明, 河村純一
  • 学会等名: 第37回固体イオニクス討論会
  • 発表場所: 鳥取
  • 年月日: 2011-12-07
• [学会発表] 正極LiCoO_2の交流インピーダンスによる電子伝導とイオン伝導の分離 (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤本大地, 松田康孝, 桑田直明, 河村純一, 小林哲郎, 朝岡賢彦
  • 学会等名: 第37回固体イオニクス討論会
  • 発表場所: 鳥取
  • 年月日: 2011-12-07
• [学会発表] ^7Li MAS NMRによるLiCoO_2の比較と局所構造解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 石川浩紀, 岩井良樹, 桑田直明, 河村純一
  • 学会等名: 第37回固体イオニクス討論会
  • 発表場所: 鳥取
  • 年月日: 2011-12-07
• [学会発表] アコースティック・エミッション法によるSnO負極の劣化検出 (2011)
  • 著者名/発表者名: 加藤周太郎, 駒形将吾, 桑田直明, 河村純一, 佐藤一永, 水崎純一郎
  • 学会等名: 第52回電池討論会
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2011-10-18
• [学会発表] In-situ顕微ラマン分光によるリチウム二次電池正極活物質の劣化研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 大川竜徳, 伊勢一樹, 松田康孝, 桑田直明, 河村純一
  • 学会等名: 第7回固体イオニクスセミナー・第57回固体イオニクス研究会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2011-09-04
• [学会発表] 5V級正極材料コバルトマンガン酸リチウムを用いた薄膜リチウム二次電池 (2011)
  • 著者名/発表者名: 工藤将太, 松田康孝, 桑田直明, 河村純一
  • 学会等名: 第7回固体イオニクスセミナー・第57回固体イオニクス研究会
  • 発表場所: 富山
  • 年月日: 2011-09-04
• [学会発表] In Situ Raman Spectroscopy of Thin Film Battery : Structure Change and Phase Boundary Movement of Li_xCoO_2 (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Kuwata, Y. Matsuda, J. Kawamura, O. Kamishima
  • 学会等名: 18th International Conference on Solid State Ionics (SSI-18)
  • 発表場所: ワルシャワ、ポーランド
  • 年月日: 2011-07-08
• [学会発表] 交流インピーダンス法によるLiCoO_2の電子伝導とイオン伝導の分離 (2011)
  • 著者名/発表者名: 藤本大地, 中川敦允, 駒形将吾, 松田康孝, 桑田直明, 神嶋修, 河村純一, 小林哲郎
  • 学会等名: 第56回固体イオニクス研究会・第15回超イオン導電体物性研究会
  • 発表場所: 奈良
  • 年月日: 2011-05-20
• [学会発表] Thin-film solid state battery : fabrication and in-situ analysis (2011)
  • 著者名/発表者名: Naoaki Kuwata
  • 学会等名: Indo-Japan Workshop on Solid State Ionic Devices (SSID-2011)
  • 発表場所: Nagpur, India
  • 年月日: 2011-03-01
• [学会発表] In-situ顕微ラマン分光および高分解能TEMによるLiCoO_2正極薄膜のサイクル劣化研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 伊勢一樹, 中川敦允, 松田康孝, 桑田直明, 河村純一, 鶴井隆雄
  • 学会等名: 第36回固体イオニクス討論会
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 2010-11-24
• [学会発表] Thin Film Solid-State Batteries for Micro-Energy Sources Fabricated by PLD (2010)
  • 著者名/発表者名: Naoaki Kuwata
  • 学会等名: Japan-Spain Strategic Cooperative Program, The 1st Symposium
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2010-11-06
• [学会発表] Battery Fabrication : Solid-state and Thin-Film lithium ion batteries (2010)
  • 著者名/発表者名: Naoaki Kuwata, Junichi Kawamura
  • 学会等名: ICMST 2010 Asian Workshop on Solid State Ionics
  • 発表場所: Serpong, Indonesia
  • 年月日: 2010-10-19
• [学会発表] In-situ顕微ラマン分光によるリチウム二次電池正極活物質の劣化研究 (2010)
  • 著者名/発表者名: 伊勢一樹, 中川敦允, 松田康孝, 桑田直明, 河村純一, 鶴井隆雄
  • 学会等名: 日本物理学会2010年秋季大会
  • 発表場所: 大阪
  • 年月日: 2010-09-25
• [学会発表] 薄膜リチウム電池のIn situラマン分光 (2010)
  • 著者名/発表者名: 桑田直明、伊勢一樹、松田康孝、河村純一
  • 学会等名: 第14回超イオン導電体物性研究会
  • 発表場所: 徳島
  • 年月日: 2010-05-28
• [学会発表] In-situ Raman spectroscopy of Li_xCoO_2 in Thin-Film Battery : Structural Change and Phase Boundary Movement (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Kuwata, Y. Matsuda, J. Kawamura
  • 学会等名: 12th Asian Conference on Solid State Ionics
  • 発表場所: Wuhan、China
  • 年月日: 2010-05-04
• [図書] 全固体リチウムイオン二次電池の開発と製造技術 (2012)
  • 著者名/発表者名: 桑田直明, 他
  • 総ページ数: 191-205
  • 出版者: サイエンス & テクノロジー
• [図書] 全固体電池開発の最前線(Frontiers of Research on All-Solid-State Batteries) (2011)
  • 著者名/発表者名: 桑田直明, 他
  • 総ページ数: 153-156
  • 出版者: シーエムシー出版
• [備考] 研究室ホームページ
  • URL: http://www.tagen.tohoku.ac.jp/labo/kawamura/index_j.html