SAMURAI - NIMS Researchers Database

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研究内容

出版物2004年以降のNIMS所属における研究成果や出版物を表示しています。

論文
口頭発表

所属学会

日本化学会, 電気化学会, 電池技術委員会

エネルギー・環境材料研究センター
タイトル

計測技術を活かした電池材料合成

キーワード

エネルギー関連化学,無機材料化学,電池材料,合成,先端計測

概要

リチウムイオン電池を始めとする蓄電池において、電池性能の根幹をなすのが電極および電解質材料であり、従来の性能を凌駕するには新物質の開拓が求められる。本研究では、従来のトライアンドエラーによる合成や実験から脱却し、より効率的かつ最短ルートでの物質探索・材料設計や材料合成を目指している。材料の構造とその充放電反応メカニズムを解明して高性能材料の設計に繋げるというのは勿論のこと、材料合成プロセスにオペランド計測を取り入れて最適な合成条件の理解や未知な中間物質の発見を狙っている。

新規性・独創性

構造・電池特性の相関に基づく新奇材料設計・材料合成
(放射光)X線・中性子・電子回折による材料の平均・局所構造解析
オペランド計測による電池反応メカニズムの解析
合成反応プロセスのオペランド計測による主要因子の可視化
従来のトライアンドエラーによる合成から脱却した効率的な新奇材料合成

内容

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リチウムイオン電池およびナトリウムイオン電池でも、正極材料の性能向上には異種金属元素のドープが一般的であるが、材料の結晶構造への影響は分かっていないことが多い。我々は中性子および電子回折を駆使して金属配列を詳細に調べ、金属配列の制御によって電池寿命を大幅に改善することに成功している。また、従来は放射光施設を必要とした電池のその場観察も現在ではラボスケールで行え、充放電メカニズムの解明と高性能材料の設計に役立っている。さらに、その場観察技術を材料合成にも応用し、合成プロセス中のオペランド計測によって金属の価数変化といった合成反応過程をリアルタイムで捉えている。

まとめ

先端計測による電極材料の構造と高性能化因子の抽出、それに基づく材料設計
オペランド計測による合成反応プロセスの可視化
効率的な材料設計および材料合成条件の最適化と未知中間相の発見に期待

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