リチウムイオン電池用固体電解質としての錯体水素化物の機能化と新規電極材料の開発

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 22760529
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 構造・機能材料
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 松尾 元彰 東北大学, 金属材料研究所, 講師 (20509038)
• 研究協力者: 大口 裕之 東北大学, 大学院・工学研究科, 特任助教 (40570908) ; 佐藤 豊人 東北大学, 金属材料研究所, 博士研究員 (20455851) ; 千星 聡 東北大学, 金属材料研究所, 講師 (00364026) ; 池庄司 民夫 東北大学, 金属材料研究所, 客員研究員 (10356420) ; 前川 英己 東北大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (60238847) ; 高村 仁 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (30250715) ; 折茂 慎一 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (40284129) ; 池田 一貴 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, 特任准教授 (80451615) ; 大友 季哉 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, 教授 (90270397) ; 李 海文 九州大学, 水素エネルギー国際研究センター, 准教授 (20505771)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2011
• キーワード: 水素 / 水素化物 / エネルギー / リチウムイオン伝導 / 固体電解質

研究概要

リチウムイオン電用固体電解質としての錯体水素化物の機能化とそれに適した新規電極材料の開発に関する研究を実施した。LiBH_4のLi+ イオンおよび[BH_4]-錯イオンへの陽・陰イオン置換がイオン伝導特性の向上に有効であることを見出し、高速イオン伝導を示す新規錯体水素化物としてLi_3N_2IH_4やNa_2BNH_6の合成に成功した。また、新規電極材料としてLiを含む硼炭化物LiBCに着目し、Li_<0. 5> BC付近までリチウムデインターカレーションが可能であることを確認した。

研究成果

• [雑誌論文] Sodium ionic conduction in complex hydrides with [BH_4]-and [NH_2]-anions (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Matsuo, S. Kuromoto, T. Sato, H. Oguchi, H. Takamura, S. Orimo
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 100 ページ: 203904(1)-(4)
  • DOI: DOI:10.1063/1.4716021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Lithium fast-ionic conduction in complex hydrides : Review and prospects (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Matsuo, S. Orimo
  • 雑誌名: Advanced Energy Materials 巻: 1 ページ: 161-172
  • DOI: DOI:10.1002/aenm.201000012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and lithium fast-ion conductivity of a new complex hydride Li_3(NH_2)_2I with double-layered structure (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Matsuo, T. Sato, Y. Miura, H. Oguchi, Y. Zhou, H. Maekawa, H. Takamura, S. Orimo
  • 雑誌名: Chemistry of Materials 巻: 22 ページ: 2702-2704
  • DOI: DOI:10.1021/cm1006857
  • 査読あり
• [学会発表] Fast ionic conduction in complex hydrides (2012)
  • 著者名/発表者名: M. Matsuo, S. Orimo
  • 学会等名: EMPA 6th Symposium Hydrogen and Energy
  • 発表場所: Stoos, Switzerland
  • 年月日: 2012-01-26
• [学会発表] Microwave absorption and lithium super-ionic conduction in lithium borohydride LiBH_4 (2010)
  • 著者名/発表者名: M. Matsuo, S. Orimo
  • 学会等名: CIMTEC2010 5th Forum on New Materials
  • 発表場所: Montecatini Terme, Italy(invited)
  • 年月日: 2010-06-15
• [備考] 報道関連情報(1)「室温で高速ナトリウムイオン電導」化学工業日報(2012年5月17日)
  • URL: http://www.hydrogen.imr.tohoku.ac.jp/
• [備考] (2)「全固体電池材料を開発」日経産業新聞(2012年5月25日)など
• [産業財産権] ナトリウムイオン伝導体 (2012)
  • 発明者名: 折茂慎一, 松尾元彰, 黒本晋吾, 佐藤豊人, 大口弘之, 前川英己, 高村仁
  • 権利者名: 東北大学
  • 産業財産権番号: 特許、特願2012-032575
  • 出願年月日: 2012-02-17
• [産業財産権] 固体電解質、その製造方法、および固体電解質を備える二次電池 (2010)
  • 発明者名: 前川英己, 高村仁, 折茂慎一, 松尾元彰, 中森裕子, 安東真理子, 野田泰斗, 唐橋大樹
  • 権利者名: 東北大学
  • 産業財産権番号: 特許、特願2010-511984
  • 出願年月日: 2010-10-28