蓄電デバイス

領域概要


運営総括:
逢坂 哲彌/早稲田大学 総長室参与
/特任研究教授/名誉教授

 電気自動車や再生可能エネルギー発電を更に普及させることが温室効果ガス排出抑制のために求められています。例えば、電気自動車の航続距離を向上させるには、高エネルギー密度と高出力特性を兼備する蓄電デバイスが求められています。また再生可能エネルギーによる発電が順調に増えてくると、電力系統の中で短期変動負荷を安定にさせるための定置型蓄電デバイスが必要となってきます。本技術領域では、これらの技術の鍵を握る蓄電デバイスの研究開発を推進しています。

 これまで蓄電池やキャパシタに加え、燃料電池課題を対象として幅広くゲームチェンジングな課題を推進してきました。特に蓄電池分野においては特別重点技術領域「次世代蓄電池」に多くの蓄電池課題が、ステージゲート評価を経て移行しました。電池システム、正極材料、負極材料、電解液等、さらにはグラフェンやグラフェンライクグラファイト、カーボンアロイ触媒など蓄電デバイスのキーマテリアルとなる炭素材料の性能と構造の相関についても研究を進めてきました。今後、社会実装に必要な特性を考慮しつつ、蓄電デバイスの更なる高性能化を目指します。


H26

高入出力・高容量なリチウムイオン電池用炭素負極材の開発

松尾 吉晃 (兵庫県立大学 大学院工学研究科 准教授)

高容量で急速充放電性の高いグラフェンと、低コストで副反応が少ない黒鉛の特長を併せ持つ、革新的でオリジナルのグラフェンライクグラファイト(GLG)というリチウムイオン電池負極用炭素材料を開発に向け、GLGの構造・反応解析、特性改善、低コスト化に取り組みます。GLGを用いたリチウムイオン電池はEVやPHEVの航続距離を伸ばしつつ充電時間を短縮し、その普及を促進して社会の低炭素化に貢献します。

H25

界面イオン伝導顕微鏡を用いたリチウムインサーションのin-situ観察と高エネルギー密度LIBの開発

末永 智一 (東北大学 原子分子材料科学高等研究機構 教授)

電池材料表面でのイオン伝導経路を高精度でその場観察・評価を行う手法技術を創出し、リチウムイオン2次電池(LIB)の高エネルギー化を目指します。界面イオン伝導顕微鏡を用いてイオン伝導経路を支配する複合因子を特定します。その知見を電池設計にフィードバックし、新規計測技術が実デバイス設計に貢献できることを証明しながら、高性能蓄電池の開発を行います。

H24

メタルフリー空気電池の創製

山田 裕貴 (東京大学 大学院工学系研究科 助教)

新概念二次電池である“リチウムイオン空気電池”を開発します。当該二次電池概念は、正極として過酸化リチウムを含む多孔体、負極として黒鉛を用いたメタルフリー空気電池であり、高エネルギー密度、高い安全性、低コストを全て備えています。本研究では、実現可否の鍵となる電解液の革新というアプローチにより、リチウムイオン空気電池の安定な繰り返し充電・放電反応を実現します。

H23

高エネルギー密度を有する革新的マグネシウム蓄電池の開発

市坪 哲 (京都大学 大学院工学研究科 准教授)

本研究では、安全・安心・安価で,高エネルギー密度を有する新しい蓄電池デバイスとして、現状では未開発領域である二価イオンをキャリアとする二次電池「マグネシウム電池」の基礎研究および開発を行います。本研究では、リチウムイオン電池の正極における遷移金属の価数変動を利用する機構を、マグネシウム酸化物系に適用することにより、新たな二次電池「マグネシウム電池」のための正極材料開発を初めに重点的に行い、その後、弗化物などのマグネシウムコンバージョン正極に展開して高エネルギー密度化を図り、飛躍的なエネルギー密度の向上を狙うとともに、安全で大型な蓄電池の開発を目指します。

H23

“その場形成”概念に基づく高出入力型全固体電池の創成

入山 恭寿 (名古屋大学 大学院工学研究科 教授)

バルク性能を有する酸化物系全固体リチウム二次電池の高出入力化に向けて、“その場形成”という新概念に基づいて革新的な界面抵抗の低減を実現します。電極活物質粒子間での固体電解質の“その場形成”、電極/固体電解質界面のイオン移動抵抗を低減する遷移相の“その場形成”、固体電解質からの電極活物質の“その場形成”等、材料が“その場形成”される物質創成反応を固固界面での高強度で低抵抗な接合形成の駆動力に活かします。これにより、酸化物系のバルク型全固体リチウム二次電池内部のイオン移動抵抗を飛躍的に低減する技術を開発します。

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