安全・安心な高性能蓄電池の社会実装に向けた材料開発

高性能な大型蓄電池による電力貯蔵は、自然エネルギーの有効利用と化石燃料使用量の抜本的削減による持続可能社会の実現、更には災害等緊急時のエネルギー供給において必要不可欠な技術である。しかし、蓄電池の大型化と大規模な社会実装には、脱レアメタル・レアアースを基本原則とした新規電極・電解液材料設計に加え、火災・毒性などの危険因子を最小化するシステム設計が求められる。本プロジェクトでは、大規模な社会実装を可能にする安全・安心かつ安価な蓄電池の研究開発を行う。具体的には、社会的・経済的に受容可能な元素のみから構成される高性能蓄電材料の発見、消火機能を有する新規有機電解液系の開発、安全な水をベースとする新規電解液系の開拓、電極・電解液界面形成機構の解明及び機能性界面の設計、等にこれまで成功しており、今後更に実験・理論双方に基づく基礎・応用研究を推進する。

・大久保 將史　准教授
・山田 裕貴　助教
・渡部 絵里子　特任助教

・Fire-extinguishing organic electrolytes for safe batteries, J. Wang, Y. Yamada, K. Sodeyama, E. Watanabe, K. Takada, Y. Tateyama, A. Yamada, Nature Energy, 3, 22 (2018).
・Hydrate-melt electrolytes for high-energy-density aqueous batteries, Y. Yamada, K. Usui, K. Sodeyama, S. Ko, Y. Tateyama, A. Yamada, Nature Energy, 1, 16129 (2016).
・Superconcentrated electrolytes for a high-voltage lithium-ion battery, J. Wang, Y. Yamada, K. Sodeyama, C. Chiang, Y. Tateyama, A. Yamada, Nature Commun., 7, 12032 (2016).
・Intermediate honeycomb ordering to trigger oxygen redox chemistry in layered battery electrode, B. Mortemard de Boisse, G. Liu, J. Ma, S. Nishimura, S.C. Chung, H. Kiuchi, Y. Harada, J. Kikkawa, Y. Kobayashi, M. Okubo, A. Yamada, Nature Commun. 7, 11397 (2016).
・Pseudocapacitance of MXene nanosheets for high-power sodium-ion hybrid capacitors, X. Wang, S. Kajiyama, H. Iinuma, E. Hosono, S. Oro, I. Moriguchi, M. Okubo, A. Yamada, Nature Commun., 6, 6544 (2015).

・山田淳夫ら、特願2015-172725「二次電池用難燃性電解液、及び当該電解液を含む二次電池」。
・山田淳夫ら、特願2015-004889「電池用水系電解液、及び当該水系電解液を含む二次電池」。
・山田淳夫ら、特許第5817000号「アルカリ金属、アルカリ土類金属又はアルミニウムをカチオンとする塩と、ヘテロ元素を有する有機溶媒とを含む電解液群」2015年10月9日登録。