無機材料開発、結晶構造解析

研究概要

リチウムイオン蓄電池はスマートフォンや電気自動車の電源として用いられている日常生活に必要不可欠な蓄電池です。近年では、自然エネルギーを貯蔵する技術としての利用が期待されており、近い将来における脱炭素化社会実現の鍵となりつつあります。研究室では脱炭素化社会実現を目指し、蓄電池の高性能化・高機能化に繋がる研究活動を行っています。また、リチウムではなく資源が豊富なナトリウムや鉄といった汎用元素を用いる蓄電池や安全な水を電解液として用いる次世代の蓄電池系実現へと向けた研究も行っています。

アドバンテージ

研究室では固体化学・無機材料化学の独自の技術を活用し、さらに、産業界とも連携しながら新しい材料探索・開発を行っています。これまでに多くの新しい蓄電池材料の発見に成功し、蓄電池の高性能化にも大きく貢献してきました。

事例紹介

リチウムイオン電池用の正極材料にはリチウム含有ニッケル系層状酸化物が主に用いられていますが、より固体中のリチウム含有量を増やすことでエネルギー密度を大幅に向上させたチタン・マンガン系酸化物材料を発見しています。また、構造中にフッ素を含有させた、準安定相である酸フッ化物の合成にも成功しており、蓄電池用の材料として有用であることも報告しています。さらに、資源が豊富なナトリウムが高速に移動する蓄電池材料も発見しており、これらの発見は将来的な脱炭素社会実現において、キーテクノロジーになることが期待できます。

相談に応じられるテーマ

無機材料開発、結晶構造解析

主な所属学会

電気化学会、固体イオニクス研究会、日本化学会

主な論文

“Origin of stabilization and destabilization in solid-state redox reaction of oxide ions for lithium-ion batteries”

Nature Communications, 7, 13814, 2016

“Nanostructured LiMnO₂ with Li₃PO₄ Integrated at the Atomic Scale for High-Energy Electrode Materials with Reversible Anionic Redox” ACS Central Science, 6, 2326, 2020

“Activation and Stabilization Mechanisms of Anionic Redox for Li Storage Applications: Joint Experimental and Theoretical Study on Li₂TiO₃-LiMnO₂ Binary System” Materials Today, 37, 43, 2020.

主な特許

特願2018-060319 「リチウムイオン電池用正極活物質、リチウムイオン電池用正極活物質の製造方法、リチウムイオン電池用正極及びリチウムイオン電池」

特願2019-550972 「リチウムイオン二次電池用正極活物質、リチウムイオン二次電池用正極、リチウムイオン二次電池、電子機器及び車両」

特願2019-044936 「ナトリウム二次電池用正極活物質、ナトリウム二次電池用正極、ナトリウム二次電池および正極活物質中間体」

主な著書

「ナトリウムイオン電池用層状酸化物の研究開発」次世代二次電池の開発動向、課題、将来展望 (AndTech), pp. 64-71 (2021年4月30日発行)

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