バナジン酸塩ガラスの新規二次電池正極材料としての開発

2013 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 23550229
• 研究機関: 首都大学東京
• 研究代表者: 久冨木 志郎 首都大学東京, 理工学研究科, 准教授 (90321489)
• キーワード: バナジン酸塩ガラス / 二次電池正極材料 / メスバウアー分光法 / 国際研究者交流 / ハンガリー / クロアチア

研究概要

高い電気伝導度を有するバナジン酸塩ガラスの組成および熱処理条件の探索、二次電池正極材料としての応用の可能性について前年度に引き続き検討を行った。前年度に見つかった高い二次電池正極特性を示したLi2O-SnO2-P2O5-Fe2O3-V2O5系のガラスと同様にNa2O-SnO2-P2O5-Fe2O3-V2O5系やAgI-SnO2-P2O5-Fe2O3-V2O5系ガラスについても500oC 程度の熱処理によって0.1 Scm-1程度の高い電気伝導度を有することが明らかになった。特に、AgIをV2O5で置換したバナジン酸塩ガラスにおいては、その置換量を40 mol% と多くしても高い電気伝導度を示した。これまで評価を行ってきたマンガン置換系やタングステン置換系はその置換量とともに熱処理後の電気伝導度が低下する傾向が見られたが、今回評価したAgI置換系はバナジウムの量が少ないものについても高い電気伝導度を有することが判明した。上記の様にバナジン酸塩ガラスの電気伝導度と化学組成について新たな知見がえられた。また、ガラスの構造と電気伝導度との相関においては、熱処理後高い電気伝導度を示すガラス中には非化学両論的な組成の結晶相が析出することが明らかになった。さらに、熱処理温度を500oC よりも高くすると電気伝導度の低いFeVO4相が析出することで電気伝導度が約一けた低下することが判明した。本研究期間全体を通じて高い二次電池特性を有するガラス組成を発見することができ、さらにその構造変化と電気伝導度の相関についても有用な知見を得ることができた。今後もさらに高い電気的特性を持つバナジン酸塩ガラスの新たな組成を開発し、その物性と構造の相関解明研究を引き続き行う。

研究成果

• [雑誌論文] Electrical Conductivity and Local Structure of Lithium Tin Iron Vanadate Glass (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Kubuki, H. Masuda, K. Akiyama, Z. Homonnay, E. Kuzmann, E. and T. Nishida
  • 雑誌名: Hyperfine Interact. 巻: 219 ページ: 141-145
  • DOI: 10.1007/s10751-012-0657-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Characterization of Electrically Conductive Vanadate Glass Containing Tungsten Oxide (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Kubuki, H. Masuda and T. Nishida
  • 雑誌名: J. Radioanal. Nucl. Chem. 巻: 295 ページ: 1123-1128
  • DOI: 10.1007/s10967-012-1887-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] 57Fe- and 119Sn-Mossbauer Studies of Electrically Conductive New Vanadate Glass. (2013)
  • 著者名/発表者名: Masuda, H. Kubuki, S. Akiyama, K. Zsabka, P. Homonnay, Z. Kuzmann, E. and Nishida, T.
  • 雑誌名: Proc. Spec. Res. Meet. “Science and Engineering of Unstable Nuclei and Their Uses on Condensed Matter Physics” 巻: 177 ページ: 25-29
• [雑誌論文] Enhancement of Electrical Conductivity and Chemical Durability (2013)
  • 著者名/発表者名: Kubuki, S. Matsuda, K. Akiyama, K. Homonnay, Z. Sinko, K. Kuzmann, E. and Nishida, T.
  • 雑誌名: J. Non-Cryst. Solids 巻: 378 ページ: 227-233
  • DOI: dx.doi.org/10.1016/j.jnoncrysol.2013.07.012
  • 査読あり
• [雑誌論文] 57Fe-Mossbauer Study of Electrically Conductive Alkaline Iron Vanadate Glasses (2013)
  • 著者名/発表者名: Kubuki, S. Matsuda, K. Akiyama, K. and Nishida, T.
  • 雑誌名: J. Radioanal. Nucl. Chem. 巻: なし
  • DOI: 10.1007/s10967-013-2748-8.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrical Conductivity and Local Structure of Lithium Iron Tungsten Vanadate Glass (2013)
  • 著者名/発表者名: Matsuda, K. Kubuki, S. Akiyama, K. Homonnay, Z. Kuzmann, E. and Nishida T.
  • 雑誌名: Hyperfine Interact. 巻: なし
  • DOI: 10.1007/s10751-013-0920-8.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mossbauer Study of New Vanadate Glass with Large Charge-Discharge Capacity (2013)
  • 著者名/発表者名: Kubuki, S. Masuda, H. Matsuda, K. Akiyama, K. Kitajo, A. Okada, S. Zsabka, P. Homonnay, Z. Kuzmann, E. and Nishida, T.
  • 雑誌名: Hyperfine Interact. 巻: なし
  • DOI: 10.1007/s10751-013-0931-5.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Controlled Crystallization and Ionic Conductivity of a Nanostructured LiNbFePO4 Glass-Ceramic (2013)
  • 著者名/発表者名: Hassaan, M. Y. Salem, S. M. Moustafa, M.G. Kubuki, S. Matsuda K. and Nishida, T.
  • 雑誌名: Hyperfine Interact. 巻: なし
  • DOI: 10.1007/s10751-013-0926-2.
  • 査読あり
• [学会発表] メスバウアー分光法による導電性バナジン酸塩ガラスのキャラクタリゼーション. (2013)
  • 著者名/発表者名: 松田弘賢・久冨木志郎・喜多條鮎子・岡田重人・西田哲明・クズマンエルノー・ホモナイゾルタン
  • 学会等名: 平成25年度KUR専門研究会「不安定原子核の理工学と物性応用研究II, 京都大学原子炉実験所
  • 発表場所: 泉南郡(大阪府)
  • 年月日: 20131218-20131219
• [学会発表] 熱処理したバナジン酸塩ガラスの微細構造と電気伝導 (2013)
  • 著者名/発表者名: 岩本 恭平・山本 知一・吉岡 聰・安田 和弘・松村 晶・原 一広・久冨木 志郎
  • 学会等名: 平成25年度応用物理学会九州支部学術講演会
  • 発表場所: 長崎市文教町(長崎県)
  • 年月日: 20131130-20131201
• [学会発表] Mossbauer Study of New Vanadate Glass with Large Charge-Discharge Capacity (2013)
  • 著者名/発表者名: Kubuki, S. Masuda, H. Akiyama, K. Zsabka, P. Homonnay, Z. Kuzmann, E. Kitajo, A. Okada, S. and Nishida T.
  • 学会等名: International Conference on the Applications of the Mossbauer Effect (ICAME2013)
  • 発表場所: オパティヤ(クロアチア)
  • 年月日: 20130901-20130906
• [学会発表] Electrical Conductivity and Local Structure of Lithium Iron Tungsten Vanadate Glass (2013)
  • 著者名/発表者名: Kubuki, S. Matsuda, K. Akiyama, K. Homonnay, Z. Kuzmann, E. and Nishida T.
  • 学会等名: International Conference on the Applications of the Mossbauer
  • 発表場所: オパティヤ(クロアチア)
  • 年月日: 20130901-20130906
• [学会発表] Controlled Crystallization an Ionic Conductivity of a Nanostructured LiNbFePO4 Glass-Ceramics (2013)
  • 著者名/発表者名: Hassaan, M.Y. Salem, S.M. Moustafa, M.G. Kubuki, S. Matsuda, K. and Nishida, T.
  • 学会等名: International Conference on the Applications of the Mossbauer Effect (ICAME2013)
  • 発表場所: オパティヤ(クロアチア)
  • 年月日: 20130901-20130906
• [学会発表] 導電性バナジン酸塩ガラスの局所構造と物性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 西田哲明・古本功・久冨木志郎
  • 学会等名: 第50回アイソトープ・放射線研究発表会
  • 発表場所: 文京区(東京都)
  • 年月日: 20130703-20130705
• [学会発表] タングステンを置換したバナジン酸塩ガラスの局所構造と物性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 松田弘賢・久冨木志郎・秋山和彦・西田哲明
  • 学会等名: 第50回アイソトープ・放射線研究発表会
  • 発表場所: 文京区(東京都)
  • 年月日: 20130703-20130703
• [学会発表] 57Fe-Mossbauer, XANES and HR-TEM Studies of Electrically Conductive BaO-Fe2O3-V2O5 Glasses (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka, S. Kubuki, S. Masuda, H. Akiyama, K. Kazuhiro, H. and Nishida, T.
  • 学会等名: XXXVIII Colloquium Spectroscopicum Internationale
  • 発表場所: トロムソ(ノルウェー)
  • 年月日: 20130617-20130620
• [学会発表] 57Fe-Mossbauer Study of Electrically Conductive Alkaline Iron Vanadate Glasses (2013)
  • 著者名/発表者名: Kubuki, S. Matsuda, K. Akiyama, K. and Nishida, T.
  • 学会等名: XXXVIII Colloquium Spectroscopicum Internationale
  • 発表場所: トロムソ(ノルウェー)
  • 年月日: 20130617-20130620
• [図書] Mossbauer Spectroscopy: Applications in Chemistry, Biology, Nanotechnology, Industry, and Environment (2013)
  • 著者名/発表者名: Nishida, T. and Kubuki, S.
  • 総ページ数: 630
  • 出版者: Mossbauer Study of New Electrically Conductive Oxide Glass (Ch. 27)