リチウムとナトリウムをエネルギー貯蔵に利用する多機能マンガン層状材料に関する研究

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24750186
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 機能材料・デバイス
• 研究機関: 東京理科大学
• 研究代表者: 藪内 直明 東京理科大学, 総合研究機構, 講師 (80529488)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 蓄電池 / リチウム / ナトリウム / マンガン / 層状材料

研究概要

再生エネルギーを利用する持続可能社会の実現へと向けて内燃機関を持たない電気自動車や電力貯蔵を目的とする超大型の蓄電デバイスへのニーズが高まりつつある。リチウムイオン電池の高エネルギー密度だけではなく、元素戦略という観点から、資源として地球上に普遍的に存在するナトリウムイオンを利用する蓄電デバイスへの実現が期待されている。本研究課題ではリチウムイオン電池用の電極材料としてだけではなく、ナトリウムイオン電池用電極材料としても利用可能な多機能マンガン系電極材料の研究を行い、高容量と長寿命を両立する新規マンガン系材料の合成に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] P2-type Na_<2/3>Ni_<1/3>Mn_<2/3>-xTi_xO_2 as a new positive electrode for higher energy Na-ion batteries (2014)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Yoshida, Naoaki Yabuuchi, Kei Kubota, Issei Ikeuchi, Arnd Garsuch, Martin Schulz-Dobrick, and Shinichi Komaba
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: 50 ページ: 3677-3680
• [雑誌論文] Phosphorus Electrodes in Sodium Cells : Small Volume Expansion by Sodiation and the Surface-Stabilization Mechanism in Aprotic Solvent (2014)
  • 著者名/発表者名: Naoaki Yabuuchi, Yuta Matsuura, Toru Ishikawa, Satoru Kuze, Jin-Young Son, Yi-Tao Cui, Hiroshi Oji, and Shinichi Komaba
  • 雑誌名: ChemElectroChem 巻: 1 ページ: 580-589
• [雑誌論文] New O2/P2-type Li-Excess Layered Manganese Oxides as Promising Multi-Functional Electrode Materials for Rechargeable Li/Na Batteries (2014)
  • 著者名/発表者名: Naoaki Yabuuchi, Ryo Hara, Masataka Kajiyama, Kei Kubota, Toru Ishigaki, Akinori Hoshikawa, and Shinichi Komaba
  • 雑誌名: Advanced Energy Materials 巻: (in-press)
  • DOI: 10.1002/aenm.201301453
• [雑誌論文] Structural and Electrochemical Characterizations on Li_2MnO_3-LiCoO_2-LiCrO_2System as Positive Electrode Materials for Rechargeable Lithium Batteries (2013)
  • 著者名/発表者名: Naoaki Yabuuchi, Kazuyo Yamamoto, Kazuhiro Yoshii, Izumi Nakai, Takeshi Nishizawa, Atsuo Omaru, Takehiro Toyooka, and Shinichi Komaba
  • 雑誌名: Journal of The Electrochemical Society 巻: 160 ページ: A39-A45
• [雑誌論文] Synthesis and Electrode Performance of O3-Typr NaFeO_2-NaNi_<1/2>Mn_<1/2>O_2 Solid Solution for Rechargeable Sodium Batteries (2013)
  • 著者名/発表者名: Naoaki Yabuuchi, Masaya Yano, Hiroaki Yoshida, Satoru Kuze, and Shinichi Komaba
  • 雑誌名: Journal of The Electrochemical Society 巻: 160 ページ: A3131-A3137
• [雑誌論文] NaFe_<0.5>Co_<0.5>O_2 as high energy and power positive electrode for Na-ion batteries (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Yoshida, Naoaki Yabuuchi, Shinichi Komaba
  • 雑誌名: Electrochemistry Communications 巻: 34 ページ: 60-63
• [雑誌論文] A Comparative Study on LiCoO_2 Polymorphs : Structural and Electrochemical Characterization of O2, O3, and O4-type Phases (2013)
  • 著者名/発表者名: Naoaki Yabuuchi, Yuta Kawamoto, Ryo Hara, Toru Ishigaki, Akinori Hoshikawa, Masao Yonemura, Takashi Kamiyama, and Shinichi Komaba
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 巻: 52 ページ: 9131−9142
• [雑誌論文] Electrochemical Behavior and Structural Change of Spinel-type Li[Li_xMn_2-x]O_4 (x = 0 and 0.2) in Sodium Cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Naoaki Yabuuchi, Masaya Yano, Satoru Kuze, and Shinichi Komaba
  • 雑誌名: Electrochimica Acta 巻: 82 ページ: 296-301
• [雑誌論文] Crystal Structures and Electrode Performance of Alpha-NaFeO_2 for Rechargeable Sodium Batteries (2012)
  • 著者名/発表者名: Naoaki Yabuuchi, Hiroaki Yoshida, and Shinichi Komaba
  • 雑誌名: Electrochemistry 巻: 80 ページ: 716-719
• [学会発表] 鉄・マンガン系層状ナトリウムインサーション材料の充放電反応機構 (2014)
  • 著者名/発表者名: 藪内直明,駒場慎一
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学、名古屋
  • 年月日: 20140327-30
• [学会発表] Electrode Performance of Lithium Containing Layered Sodium Iron Manganese Oxides for Rechargeable Na-Ion Batteries"224th ECS Meeting, Hilton San Francisco, 363, San Francisco, USA, October27-November1, 2013. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kei Kubota, Takafumi Kaneko, Naoaki Yabuuchi, Ryo Hara, and Shinichi Komaba
  • 学会等名: 224th ECS Meeting
  • 発表場所: Hilton San Francisco, 363, San Francisco, USA
  • 年月日: 20131027-1101
• [学会発表] Thermal Stability of NaCrO2 for Rechargeable Sodium Batteries : Studies By Differential Scanning Calorimetry, and High-Temperature X-Ray Diffraction (2013)
  • 著者名/発表者名: Naoaki Yabuuchi, Issei Ikeuchi, Kei Kubota, and Shinichi Komaba
  • 学会等名: 224th ECS Meeting
  • 発表場所: Hilton San Francisco, 398, San Francisco, USA
  • 年月日: 20131027-1101
• [学会発表] Synthesis,Electrochemical Properties,and Reaction Mechanisms of new Lithium-Excess Transition Metal Oxides With Cation Disordered Rock-Salt-Type Structure (2013)
  • 著者名/発表者名: Naoaki Yabuuchi, Mitsue Takeuchi
  • 学会等名: 224th ECS Meeting
  • 発表場所: Hilton San Francisco, 874, San Francisco, USA
  • 年月日: 20131027-1101
• [学会発表] P2型Na含有マンガン系層状酸化物の結晶構造と充放電特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 原諒,藪内直明,久保田圭,梶山正貴,駒場慎一
  • 学会等名: 第54回電池討論会
  • 発表場所: 大阪国際会議場、(大阪)
  • 年月日: 20131007-09
• [学会発表] 高作動電圧を示すNaxMeO2正極の合成と電気化学特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 吉田紘章,藪内直明,池内一成,久保田圭,Garsuch, M. Shulz-Dobrick,駒場慎一
  • 学会等名: 第54回電池討論会
  • 発表場所: 大阪国際会議場、大阪
  • 年月日: 20131007-09
• [学会発表] Liを含有する層状Fe, Mn系酸化物の合成とナトリウム電池用電極特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 金子貴史,藪内直明,久保田圭,原諒,梶山正貴,佐藤智洋,駒場慎一
  • 学会等名: 第54回電池討論会
  • 発表場所: 大阪国際会議場、大阪
  • 年月日: 20131007-09
• [学会発表] IRON/MANGANESE-BASED SODIUM INSERTION MATERIALS FOR RECHARGEABLE NA BATTERIES (2013)
  • 著者名/発表者名: Naoaki Yabuuchi and Shinichi Komaba
  • 学会等名: XXII International Materials Research Congress (IMRC) 2013
  • 発表場所: Cancun, Mexico
  • 年月日: 20130811-15
  • 招待講演
• [学会発表] P2/O2-type Li-excess Layered Manganese Oxides for Rechargeable Batteries (2013)
  • 著者名/発表者名: Naoaki Yabuuchi, Ryo Hara, Masataka Kajiyama, and Shinichi Komaba
  • 学会等名: LIBD2013 Lithium Batteries Discussions
  • 発表場所: Arcachon, France
  • 年月日: 20130616-21
• [学会発表] IRON/MANGANESE-BASED ELECTRODE MATERIALS FOR RECHAGEABLE SODIUM BATTERIES (2013)
  • 著者名/発表者名: Naoaki Yabuuchi , Masataka Kajiyama1, Masaya Yano, Ryo Hara, Hiroaki Yoshida, and Shinichi Komaba
  • 学会等名: The 19^<th> International Conference on Solid State Ionics (SSI-19)
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 20130602-07
  • 招待講演
• [学会発表] 機能性インサーション材料の探索とその個体電気化学反応に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藪内直明
  • 学会等名: 電気化学会第80回大会
  • 発表場所: 東北大学、仙台
  • 年月日: 20130329-31
• [学会発表] Li/Na含有マンガン系層状材料の結晶構造と電気化学特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 藪内直明,原諒,梶山正貴,駒場慎一
  • 学会等名: 電気化学会第80回大会
  • 発表場所: 東北大学、仙台
  • 年月日: 20130329-31
• [学会発表] Li2MnO3系高容量正極材料の電極特性に与える粒子形態の影響 (2012)
  • 著者名/発表者名: 藪内直明,青木良憲,駒場慎一
  • 学会等名: 第38回固体イオニクス討論会
  • 発表場所: 京都テルサ, 京都
  • 年月日: 20121203-05
• [学会発表] P2型Nax[LiyMn1-y]O2とO2型Liz[LiyMn1-y]O2の結晶構造と電極特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 原諒,藪内直明,梶山正貴,青木良憲,駒場慎一
  • 学会等名: 第53回電池討論会
  • 発表場所: ヒルトン福岡シーホーク, 福岡
  • 年月日: 20121114-16
• [学会発表] 層状Na含有鉄・マンガン系酸化物の結晶構造と電気化学特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 藪内直明,梶山正貴,矢野雅也,吉田紘章,山田康洋,駒場慎一
  • 学会等名: 第53回電池討論会
  • 発表場所: ヒルトン福岡シーホーク, 福岡
  • 年月日: 20121114-16
• [学会発表] Li2MnO3系正極材料の電極特性に影響する各種因子の検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 青木良憲,藪内直明,駒場慎一
  • 学会等名: 第53回電池討論会
  • 発表場所: ヒルトン福岡シーホーク, 福岡
  • 年月日: 20121114-16
• [学会発表] レアメタルフリー構成を実現する蓄電池,ナトリウムイオン電池 (2012)
  • 著者名/発表者名: 藪内直明
  • 学会等名: 第8回固体イオニクスセミナー
  • 発表場所: 信貴山玉蔵院, 奈良
  • 年月日: 20120902-04
• [学会発表] 硬X線光電子分光法とX線吸収分光法を用いたLi_2MnO_3系正極材料の反応機構の解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 藪内直明,青木良憲,吉井一洋,吉川武徳,孫珍永,崔芸涛,陰地宏,駒場慎一
  • 学会等名: 第14回化学電池材料研究会ミーティング
  • 発表場所: 化学会館, 東京(1-09)
  • 年月日: 20120612-13
• [学会発表] Li過剰マンガン系正極材料の電極特性に影響する各種の因子の検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 藪内直明,駒場慎一
  • 学会等名: 第41回先端科学セミナー-Li過剰層状正極材料の最先端-
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2012-06-07