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 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23550229
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機工業材料
• 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)
• 連携研究者: 西田 哲明 近畿大学, 工学部, 教授 (10112286)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: 二次電池 / 正極材料 / バナジン酸塩ガラス / メスバウアー分光法

研究概要

高い二次電池特性を有する正極材料としてバナジン酸塩ガラスの組成開発と熱処理条件の探索を行った。すでに高い電気伝導度を示すことが分かっていた２０ＢａＯ・ ７０Ｖ２Ｏ５・１０Ｆｅ２Ｏ３（ＢＶＦ）ガラスの組成を中心に、これを化学的に修飾した組成について導電率と構造の相関を調査した。その結果、５００ｏＣ １００分熱処理した１５Ｌｉ２Ｏ・１０Ｆｅ２Ｏ３・５Ｐ２Ｏ５・７０Ｖ２Ｏ５ガラスはＢＶＦガラスと同様の高い導電率を有し、この試料を正極材するリチウムイオン電池は約５００ ｍＡｈ／ｇ の高い電気容量を有し、これまでの電気容量の最大値 １５０ｍＡｈ／ｇを超えることが判明した。

研究成果

• [雑誌論文] 連載講座メスバウアー分光法を用いた新規導電ガラスの局所構造解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 久冨木志郎・西田哲明
  • 雑誌名: Radioisotopes 巻: 63(No.1) ページ: 69-77
• [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] Enhancement of Electrical Conductivity and Chemical Durability of 20R_2O•10Fe_2O_3•xWO_3•(70-x)V_2O_5 glass (R= Na, K) Caused by Structural Relaxation (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Kubuki, K. Matsuda, K. Akiyama, Z. Homonnay, K. Sinkó, E. Kuzmann, and T. Nishida
  • 雑誌名: J. Non-Cryst. Solids 巻: 378 ページ: 227-233
  • DOI: 10.1016/j.jnoncrysol.2013.07.012
  • 査読あり
• [雑誌論文] ^<57>Fe-Mössbauer Study of Electrically Conductive Alkaline Iron Vanadate Glasses (2013)
  • 著者名/発表者名: S . Kubuki , Matsuda, K. Akiyama and T. Nishida
  • 雑誌名: J. Radioanal. Nucl. Chem.
  • 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: K. Matsuda, S. Kubuki, K. Akiyama, Z. Homonnay, E. Kuzmann and T. Nishida
  • 雑誌名: Hyperfine Interact.
  • DOI: 10.1007/s10751-013-0920-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Mössbauer Study of New Vanadate Glass with Large Charge-Discharge Capacity (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Kubuki, H. Masuda, K. Matsuda, K. Akiyama, A. Kitajo, S. Okada, P. Zsabka, Z. Homonnay, E. Kuzmann and T. Nishida
  • 雑誌名: Hyperfine Interact.
  • DOI: 10.1007/s10751-013-0931-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Controlled Crystallization and Ionic Conductivity of a Nanostructured LiNbFePO_4 Glass-Ceramic (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Y. Hassaan, S. M. Salem, M. G. Moustafa, S. Kubuki, K. Matsuda and T. Nishida
  • 雑誌名: Hyperfine Interact.
  • DOI: 10.1007/s10751-013-0926-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] ^<57>Fe- and ^119Sn-Mössbauer Studies of Electrically Conductive New Vanadate Glass (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Masuda, S. Kubuki, K. Akiyama, P. Zsabka, Z. Homonnay, E. Kuzmann and T. Nishida
  • 雑誌名: Proc. Spec. Res. Meet."Science and Engineering of Unstable Nuclei and Their Uses on Condensed Matter Physics"(KURRI-177(京都大学原子炉実験所専門研究会報告)) ページ: 25-29
• [雑誌論文] Mössbauer Study of Water-Resistive Conductive Vanadate Glass (2012)
  • 著者名/発表者名: I. Furumoto, S. Kubuki and T. Nishida
  • 雑誌名: Radioisotopes 巻: 9 ページ: 463-468
  • 査読あり
• [雑誌論文] ^<57>Fe-Mössbauer Study of Conductive Vanadate glass with High Chemical Durability (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Kubuki, H. Masuda and T. Nishida
  • 雑誌名: American Institute of Physics Conference Proceeding Series 巻: 1489 ページ: 34-40
  • DOI: 10.1063/1.4759471
  • 査読あり
• [雑誌論文] Fe-Mössbauer Study of Conductive Vanadate Glass With High Chemical Durability (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Nishida, I. Furumoto, H. Masuda and S. Kubuki
  • 雑誌名: Proc. Spec. Res. Meet."Science and Engineering of Unstable Nuclei and Their Uses on Condensed Matter Physics"(KURRI-KR-168(京都大学原子炉実験所専門研究会報告)) 巻: 17
• [雑誌論文] Electrical Conductivity and Local Structure of Manganese-Substituted Vanadate Glass (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Masuda, S. Kubuki, K. Akiyama and T. Nishida
  • 雑誌名: Proc. Spec. Res. Meet."Science and Engineering of Unstable Nuclei and Their Uses on Condensed Matter Physics"(KURRI-KR-168(京都大学原子炉実験所専門研究会報告)) ページ: 78-81
• [雑誌論文] Electrical Conductivity and Local Strucrure of Barium Manganese Iron Vanadate Glass (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Kubuki, H. Masuda, K. Akiyama, I. Furumoto and T. Nishida
  • 雑誌名: Hyperfine Interact. 巻: 207 ページ: 61-65
  • DOI: 10.1007/s10751-011-0433-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of Nanocrystallization on the Electrical Conduction of Silver Lithium Phosphate Glasses Containing Iron and Vanadium (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Y. Hassaan, M. M. El-Desoky, H. Masuda, S. Kubuki and T. Nishida
  • 雑誌名: Hyperfine Interact. 巻: 205 ページ: 91-95
  • DOI: 10.1007/s10751-011-0478-2
  • 査読あり
• [学会発表] Electrical Conductivity and Local Structure of Lithium Iron Tungsten Vanadate Glass (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Matsuda, S. Kubuki, K. Akiyama, K. Sinkó, Z. Homonnay, E. Kuzmann, M. Ristićand T. Nishida
  • 学会等名: International Exchange Program in Tokyo Metropolitan University -The Global Human Resource Program Bridging across Physics and Chemistry-
  • 発表場所: Hachi-Oji, Tokyo(Japan)(国際学会ポスター発表)
  • 年月日: 20140000
• [学会発表] (2014)
  • 著者名/発表者名: 吉岡聰・岩本恭平・山本知一・安田和弘・原一広・松村晶・久冨木志郎
  • 学会等名: 日本金属学会2014年春季講演大会
  • 発表場所: 東京工業大学大岡山キャンパス(東京都目黒区)(国内学会口頭発表)
  • 年月日: 20140000
• [学会発表] ^<57>Fe-Mössbauer Study of Electrically Conductive Alkaline Iron Vanadate Glasses (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Kubuki, K. Matsuda, K. Akiyama and T. Nishida
  • 学会等名: XXXVIII Colloquium Spectroscopicum Internationale
  • 発表場所: Tromsø(Norway)(国際学会口頭発表)
  • 年月日: 20130000
• [学会発表] Physical property and local structure of alkaline iron tungsten vanadate glass (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Matsuda, K. Akiyama and S. Kubuki
  • 学会等名: International Exchange Program in Tokyo Metropolitan University -The Global Human Resource Program Bridging across Physics and Chemistry-
  • 発表場所: Hachi-Oji, Tokyo(Japan)(国際学会ポスター発表)
  • 年月日: 20130000
• [学会発表] ^<57>Fe-Mössbauer, XANES and HR-TEM Studies of Electrically Conductive BaO-Fe_2O_3-V_2O_5 Glasses (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Yoshioka, S. Kubuki, H. Masuda, K. Akiyama, H. Kazuhiro and T. Nishida
  • 学会等名: XXXVIII Colloquium Spectroscopicum Internationale
  • 発表場所: Tromsø (Norway)(国際学会ポスター発表)
  • 年月日: 20130000
• [学会発表] Mössbauer Study of New Vanadate Glass with Large Charge-Discharge Capacity (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Kubuki, H. Masuda, K. Akiyama, P. Zsabka, Z. Homonnay, E. Kuzmann, A. Kitajo, S. Okada and T. Nishida
  • 学会等名: International Conference on the Applications of the Mössbauer Effect(ICAME2013)
  • 発表場所: Opatija(Croatia)(国際学会ポスター発表)
  • 年月日: 20130000
• [学会発表] Electrical Conductivity and Local Structure of Lithium Iron Tungsten Vanadate Glass (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Kubuki, K. Matsuda, K. Akiyama, Z. Homonnay, E. Kuzmann and T. Nishida
  • 学会等名: International Conference on the Applications of the Mössbauer Effect(ICAME2013)
  • 発表場所: Opatija(Croatia)(国際学会ポスター発表)
  • 年月日: 20130000
• [学会発表] Controlled Crystallization an Ionic Conductivity of a Nanostructured LiNbFePO_4 Glass-Ceramics (2013)
  • 著者名/発表者名: M. Y. Hassaan, S. M. Salem, M. G. Moustafa, S. Kubuki, K. Matsuda and T. Nishida
  • 学会等名: International Conference on the Applications of the Mössbauer Effect (ICAME2013)
  • 発表場所: Opatija (Croatia)(国際学会ポスター発表)
  • 年月日: 20130000
• [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: 東京大学農学部(東京都文京区)(国内学会口頭発表)
  • 年月日: 20130000
• [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: 東京大学農学部(東京都文京区)(国内学会口頭発表)
  • 年月日: 20130000
• [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: 長崎大学工学部(長崎市文教町)(国内学会口頭発表)
  • 年月日: 20130000
• [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・エルノークズマン・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III」
  • 発表場所: 京都大学原子炉実験所(大阪府泉南郡)(国内学会口頭発表)
  • 年月日: 20130000
• [学会発表] ^<57>Fe-Mössbauer Study of Conductive Vanadate Glass With High Chemical Durability (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Kubuki, H. Masuda, I. Furumoto and T. Nishida
  • 学会等名: Mössbauer Spectroscopy in Material Sciences 2012 (MSMS2012)
  • 発表場所: Olomouc(Czech Republic)(国際学会口頭発表)
  • 年月日: 20120000
• [学会発表] New Conductive Vanadate Glass with High Chemical Durability (2012)
  • 著者名/発表者名: T. Nishida, I. Furumoto, H. Masuda and S. Kubuki
  • 学会等名: International Symposium on the Industrial Application of the Mössbauer Effect 2012 (ISIAME2012)
  • 発表場所: Dalian(China)(国際学会口頭発表)
  • 年月日: 20120000
• [学会発表] Electrical Conductivity and Local Structure of Lithium Iron Tin Vanadate Glass (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Kubuki, H. Masuda, K. Akiyama, Z. Homonnay, E. Kuzmann and T. Nishida
  • 学会等名: International Symposium on the Industrial Application of the Mössbauer Effect 2012 (ISIAME2012)
  • 発表場所: Dalian(China)(国際学会ポスター発表)
  • 年月日: 20120000
• [学会発表] バナジン酸塩ガラス中のバナジウムイオンの局所構造 (2012)
  • 著者名/発表者名: 津留啓吾・吉岡聰・原一広・西田哲明・久冨木志郎
  • 学会等名: 第25回放射光学会年会・放射光科学合同シンポジウム
  • 発表場所: 鳥栖市民文化会館・中央公民館(鳥栖市)(国内学会口頭発表)
  • 年月日: 20120000
• [学会発表] 導電性バナジン酸塩ガラスのキャラクタリゼーション (2012)
  • 著者名/発表者名: 増田一瞳・久冨木志郎・西田哲明
  • 学会等名: 第13回メスバウアー分光研究会
  • 発表場所: 東京大学工学部(東京都文京区)(国内学会口頭発表)
  • 年月日: 20120000
• [学会発表] バナジン酸リチウムスズ鉄ガラスの電気伝導性とメスバウアースペクトル (2012)
  • 著者名/発表者名: 増田一瞳・久冨木志郎・秋山和彦・Homonnay Zoltán・Kuzmann Ernő・西田哲明
  • 学会等名: 第49回アイソトープ・放射線研究発表会
  • 発表場所: 東京大学農学部(東京都文京区)(国内学会口頭発表)
  • 年月日: 20120000
• [学会発表] 導電性と耐水性に優れた新規酸化物ガラス (2012)
  • 著者名/発表者名: 西田哲明・久冨木志郎・古本功
  • 学会等名: 北九州学術研究都市産学連携フェア新技術説明会
  • 発表場所: 北九州学術研究都市技術開発交流センター(福岡県北九州市)(国内学会口頭発表)
  • 年月日: 20120000
• [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 (2012)
  • 著者名/発表者名: 久冨木志郎・増田一瞳・西田哲明
  • 学会等名: 平成24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」
  • 発表場所: 京都大学原子炉実験所(大阪府泉南郡)(国内学会口頭発表)
  • 年月日: 20120000
• [学会発表] Structural Relaxation of Electrically Conductive Vanadate Glass (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Nishida, I. Furumoto and S. Kubuki
  • 学会等名: 7^<th> Seeheim Workshop on Mössbauer Spectroscopy
  • 発表場所: Frankfurt(Germany)(国際学会口頭発表)
  • 年月日: 20110000
• [学会発表] Electrical Conductivity and Local Strucrure of Barium Manganese Iron Vanadate Glass (2011)
  • 著者名/発表者名: S. Kubuki, H. Masuda, K. Akiyama, I. Furumoto and T. Nishida
  • 学会等名: International Conference on the Applications of the Mössbauer Effect(ICAME2011)
  • 発表場所: Kobe(Japan)(国際学会口頭発表)
  • 年月日: 20110000
• [学会発表] Effect of Nanocrystallization on the Electrical Conduction of Silver Lithium Phosphate Glasses Containing Iron and Vanadium (2011)
  • 著者名/発表者名: M. Y. Hassaan, M. M. El-Desoky, H. Masuda, S. Kubuki, and T. Nishida
  • 学会等名: International Conference on the Applications of the Mössbauer Effect(ICAME2011)
  • 発表場所: Kobe (Japan)(国際学会ポスター発表)
  • 年月日: 20110000
• [学会発表] バナジン酸塩ガラスの構造緩和と導電率上昇の相関 (2011)
  • 著者名/発表者名: 松冨大記・久冨木志郎・福地賢治
  • 学会等名: 第13回化学工学会学生発表会(神戸大会)(西日本地区)
  • 発表場所: 神戸大学(神戸市)(国内学会口頭発表)
  • 年月日: 20110000
• [学会発表] マンガンイオンを含むバナジン酸塩ガラスの物性と構造の相関 (2011)
  • 著者名/発表者名: 増田一瞳・久冨木志郎・秋山和彦・西田哲明
  • 学会等名: 第48回アイソトープ・放射線研究発表会
  • 発表場所: 日本科学未来館(東京都江東区)(国内学会口頭発表)
  • 年月日: 20110000
• [学会発表] 耐水性に優れた導電ガラスのメスバウアースペクトル (2011)
  • 著者名/発表者名: 古本功・久冨木志郎・西田哲明
  • 学会等名: 第48回アイソトープ・放射線研究発表会
  • 発表場所: 日本科学未来館(東京都江東区)(国内学会口頭発表)
  • 年月日: 20110000
• [学会発表] 耐水性に優れた導電ガラスの開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 古本功・久冨木志郎・西田哲明
  • 学会等名: 第48回化学関連支部合同九州大会
  • 発表場所: 北九州国際会議場(北九州市)(国内学会口頭発表)
  • 年月日: 20110000
• [学会発表] 鉄メスバウアー分光法を用いた新素材開発～陶磁器から環境浄化材まで～ (2011)
  • 著者名/発表者名: 久冨木志郎
  • 学会等名: 第55回放射化学討論会原子核プローブ分科会
  • 発表場所: 若里市民文化センター(長野市)(国内学会口頭発表)
  • 年月日: 20110000
• [学会発表] 化学修飾したバナジン酸バリウム鉄ガラスの導電性と構造の相関 (2011)
  • 著者名/発表者名: 増田一瞳・久冨木志郎・秋山和彦
  • 学会等名: 第55回放射化学討論会
  • 発表場所: 若里市民文化センター(長野市)(国内学会口頭発表)
  • 年月日: 20110000
• [学会発表] マンガンイオンで置換したバナジン酸塩ガラスの導電性と構造の相関 (2011)
  • 著者名/発表者名: 増田一瞳・久冨木志郎・秋山和彦・西田哲明
  • 学会等名: 平成23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」
  • 発表場所: 京都大学原子炉実験所(大阪府泉南郡)(国内学会口頭発表)
  • 年月日: 20110000
• [図書] Mössbauer Study of New Electrically Conductive Oxide Glass (Ch. 27) in Mössbauer Spectroscopy : Applications in Chemistry, Biology, Nanotechnology, Industry, and Environment. ed. Sharma, V. K. Klingelhoefer, G. and Nishida, T. (2013)
  • 著者名/発表者名: T. Nishida and S. Kubuki
  • 総ページ数: 542-551
  • 出版者: Wiley STM (NJ, U.S.A.)
• [産業財産権] 耐水性及び化学的耐久性に優れたバナジン酸塩-タングステン酸塩ガラス (2011)
  • 発明者名: 西田哲明・古本功・久冨木志郎
  • 権利者名: 西田哲明
  • 産業財産権番号: 特願2011-149606,特開2013-14482
  • 出願年月日: 2011-07-05
  • 外国