イオン伝導ガラスへの異常原子価イオン誘起とファイバ増幅器への展開

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24656379
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 無機材料・物性
• 研究機関: 長岡技術科学大学
• 研究代表者: 本間 剛 長岡技術科学大学, 工学部, 准教授 (70447647)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: ガラス / イオン伝導 / 異常原子価 / ナノ粒子 / 活物質

研究概要

本研究ではガラス中に通常では存在できない（異常原子価）金属イオン（金属）を誘起するために、電池反応を利用して、ガラス中のイオンの酸化還元を試みた。その結果、異常原子価を発生することはできなかったが、リン酸鉄系ガラスで新材料を見出し、ナトリウム電池用の正極活物質として機能することを明らかにした。またスズリン酸系ガラスではナトリウムの挿入でナノすず粒子を形成し負極として機能することを明らかにした。ガラスへの電気化学的酸化還元は通常の熱処理では達成出来ない構造を誘起できることを実証した。

研究成果

• [雑誌論文] Formation Behavior and High Electrical Conductivity of Metastable Lithium Iron Silicate Crystals in Rapid Quenching of Li_2O–Fe_2O_3–SiO_2 Melts (2014)
  • 著者名/発表者名: Takuya Togashi, Tsuyoshi Honma, Takayuki Komatsu
  • 雑誌名: Journal of the American Ceramic Society 巻: 97(3) ページ: 835-842
  • DOI: 10.1111/jace.12701
• [雑誌論文] Noriko Ito, Takayuki Komatsu, Sodium Iron Phosphate Na_2FeP_2O_7 Glass-Ceramics for Sodium ion battery (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Honma, Takuya Togashi, Noriko Ito, Takayuki Komatsu
  • 雑誌名: Ceramic Materials for Energy Applications III : Ceramic Engineering and Science Proceedings 巻: 34 ページ: 33
  • DOI: 10.1002/9781118807934.ch4
• [雑誌論文] Tin-phosphate glass anode for sodium ion batteries (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Honma, Takuya Togashi, Hiroatsu Kondo, Takayuki Komatsu, Hideo Yamauchi, Akihiko Sakamoto, Tetsuo Sakai
  • 雑誌名: APL Materials 巻: 1(5) ページ: 052101
  • DOI: 10.1063/1.4826938
• [雑誌論文] Triclinic Na_<2-x>Fe_<1+x/2>P_2O_7C glass-ceramics with high current density performance for sodium ion battery (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Honma, Noriko Ito, Takuya Togashi, Atsushi Sato, Takayuki Komatsu
  • 雑誌名: Journal of Power Sources 巻: 227 ページ: 31-34
  • DOI: 10.1016/j.jpowsour.2012.11.030
• [雑誌論文] Fabrication of Na_2FeP_2O_7 glass-ceramics for sodium ion battery (2012)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Honma, Takuya Togashi, Noriko Ito, Takayuki Komatsu
  • 雑誌名: Journal of the Ceramic Society of Japan 巻: 120(1404) ページ: 344-346
  • DOI: 10.2109/jcersj2.120.93
• [学会発表] リン酸鉄ナトリウムガラスの結晶化挙動と電気化学特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 本間1,富樫拓血,佐藤篤志,伊藤典子,小松高行
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2014年会
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 20140317-0319
• [学会発表] スズ粒子を含有するリン酸スズガラス負極材料の作製 (2014)
  • 著者名/発表者名: 近藤宏篤,篠崎健三,本間1,小松高行,坂本明彦
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2014年会
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 20140317-0319
• [学会発表] Synthesis and Battery Performance of Spinel-Type Lithium Iron Manganese Silicate Crystals (2014)
  • 著者名/発表者名: Takuya Togashi,Tsuyoshi Honma,Takayuki Komatsu
  • 学会等名: 38th International Conference and Exposition on Advanced Ceramics and Composites
  • 発表場所: Daytona Beach Florida,USA
  • 年月日: 20140126-0131
• [学会発表] Crystallization behavior of sodium iron phosphate glass-ceramic cathode for sodium ion batteries (2014)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Honma,Atsushi Sato,Noriko Ito,Takuya Togashi,Takayuki Komatsu
  • 学会等名: 38th International Conference and Exposition on Advanced Ceramics and Composites
  • 発表場所: Daytona Beach Florida,USA
  • 年月日: 20140126-0131
• [学会発表] リチウム鉄ケイ酸ガラスからの未知新規結晶の析出と充放電特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 富樫拓血,本間1,小松高行
  • 学会等名: 第52回セラミックス基礎科学討論会
  • 発表場所: 名古屋市
  • 年月日: 20140109-1010
• [学会発表] ガラス結晶化法によるリン酸鉄系ナトリウム電池正極の創製 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤篤志,富樫拓哉,本間1,小松高行
  • 学会等名: 第54回ガラスおよびフォトニクス材料討論会
  • 発表場所: 大阪府池田市
  • 年月日: 20131121-22
• [学会発表] Noriko Ito,Takayuki Komatsu,Sodium Iron Pyrophosphate Cathode Glass-Ceramics for Sodium Ion Batteries (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Honma,Atsushi Sato,Takuya Togashi
  • 学会等名: Next Generation Batteries2013
  • 発表場所: San Diego,CA USA
  • 年月日: 20131112-13
• [学会発表] NASIC0Nイオン伝導体ガラスセラミックスの創製 (2013)
  • 著者名/発表者名: 岡本目賢,本間1,小松高行
  • 学会等名: 平成25年度日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会
  • 発表場所: 新潟県長岡市
  • 年月日: 20131024-25
• [学会発表] ケイ酸塩系ナトリウムイオン三次電池正極材料の合成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉鵬,本間1,小松高行
  • 学会等名: 平成25年度日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会
  • 発表場所: 新潟県長岡市
  • 年月日: 20131024-25
• [学会発表] 金属スズ粒子を含有するリン酸スズガラス負極材料の作製 (2013)
  • 著者名/発表者名: 近藤宏篤,本間1,小松高行
  • 学会等名: 平成25年度日本セラミックス協会東北北海道支部研究発表会
  • 発表場所: 新潟県長岡市
  • 年月日: 20131024-25
• [学会発表] ナトリウムイオン電池におけるスズリン酸系ガラスの負極特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 本間1,小松高行,山内英郎,池尻純一,佐藤史雄,大下浩之,坂本明彦,境哲男
  • 学会等名: 第54回電池討論会
  • 発表場所: 大阪市
  • 年月日: 20131017-19
• [学会発表] リン酸鉄ナトリウム系ガラスセラミックスの結晶化挙動と電気化学特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 本間1,佐藤篤志,富樫拓血,伊藤典子,小松高行
  • 学会等名: 第54回電池討論会
  • 発表場所: 大阪市
  • 年月日: 20131017-19
• [学会発表] ナトリウム鉄ヒロリン酸ガラスの結晶化挙動 (2013)
  • 著者名/発表者名: 本間1,佐藤篤志,伊藤典子,小松高行
  • 学会等名: 第74回応用物理学会秋季学術講演会
  • 発表場所: 京都府京田辺市
  • 年月日: 20130916-20
• [学会発表] Na_<2-x>Fe_<1+x/2>P_20_7/C glass-ceramics cathode for the sodium ion batteries (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Honma,Takuya Togashi,Atsushi Sato,Noriko Ito,Takayuki Komatsu
  • 学会等名: The 10th Pacific Rim Conference on Ceramic and Glass Technology
  • 発表場所: Sandiego,CA,USA
  • 年月日: 20130702-07
• [学会発表] Na_2FeP_20_7/C glass-ceramics for sodium ion batteries (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Honma,Atsushi Sato,Takuya Togashi,Noriko Ito,Takayuki Komatsu
  • 学会等名: The 23rd International Congresson Glass
  • 発表場所: Prague,Czech Republic
  • 年月日: 20130701-05
• [学会発表] Sodium Iron Phosphate Glass-ceramics for Sodium Ion Batteries (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Honma,Atsushi Sato,Takuya Togashi,Takayuki Komatsu
  • 学会等名: The 2nd International GIGAKU Conference in Nagaoka (2nd IGCN)
  • 発表場所: Nagaoka,]apan
  • 年月日: 20130621-23
• [学会発表] ガラス結晶化法によるナトリウムイオン三次電池正極材料の合成 (2013)
  • 著者名/発表者名: 佐藤篤志,富樫拓血,本間1,小松高行
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2013年会
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 20130317-19
• [学会発表] Na_2FeP_20_7結晶化ガラス正極の創製とナトリウムイオン電池特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 本間1,富樫拓血,伊藤典子,佐藤篤志,小松高行
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2013年会
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 20130317-19
• [学会発表] Sodium iron phosphate Na_2FeP_20_7 glass ceramics for sodium ion battery (2013)
  • 著者名/発表者名: Tsuyoshi Honma,Takuya Togashi,Noriko Ito,Takayuki Komatsu
  • 学会等名: 37th International Conference and Expo on Advanced Ceramics and Composites
  • 発表場所: Daytona Beach,FL,USA
  • 年月日: 20130127-0201
• [学会発表] リチウム鉄ケイ酸塩結晶へのマンガン置換の効果と電気特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 富樫拓血,本間1,小松高行
  • 学会等名: 第51回セラミックス基礎科学討論会
  • 発表場所: 仙台市
  • 年月日: 20130109-10
• [学会発表] ガラス結晶化法による新規ナトリウムイオン三次電池正極材料の合成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐藤篤志,本間1,小松高行
  • 学会等名: 平成24年度日本セラッミクス協会東北北海道支部研究発表会
  • 発表場所: 盛岡市
  • 年月日: 20121108-09
• [学会発表] リチウム鉄シリケイト系ガラスにおける析出結晶と電気伝導度 (2012)
  • 著者名/発表者名: 富樫拓血,本間1,小松高行
  • 学会等名: 第53回ガラスおよびフォトニクス材料討論会
  • 発表場所: 札幌市
  • 年月日: 20121025-26
• [図書] ガラス結晶化法によるポリアニオン系正極材料合成,リチウムイオン電池活物質の開発と電極材料技術 (2014)
  • 著者名/発表者名: 本間1、小松高行
  • 出版者: サイエンス&テクノロジー
• [図書] ガラス結晶化法によるリン酸鉄ナトリウム正極の合成,リチウムに依存しない革新型三次電池 (2013)
  • 著者名/発表者名: 本間1,小松高行
  • 出版者: 株式会社NTS
• [備考]
  • URL: http://mst.nagaokaut.ac.jp/amorph