IMRAM

Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University

東北大学
多元物質科学研究所

LAST UPDATE 2021/05/07

  • 研究者氏名
    Researcher Name

    本間格　Itaru HONMA
    教授　Professor

  • 所属
    Professional Affiliation

    東北大学多元物質科学研究所
    Institute of Multidisciplinary Research for Advanced Materials, Tohoku University

    金属資源プロセス研究センター
    Center for Mineral Processing and Metallurgy

  • 研究キーワード
    Research Keywords

    二次電池
    機能材料プロセス
    エネルギー材料・デバイス
    再生可能エネルギー工学
    Secondary battery
    Functional Materials Processing
    Energy Materials & Devices
    Sustainable Energy Technology
研究テーマ
Research Subject
エネルギー変換デバイス・材料開発を志向した先端化学工学
Advanced Chemical Engineering for Energy Conversion Devices & Materials

研究の背景 Background

地球温暖化対策と再生可能エネルギー普及は持続社会構築の為の最重要課題である。エネルギー供給の安定化および大気環境改善の観点から太陽光・風力発電、ハイブリッド車・電気自動車などがこれらを実現するキーテクノロジーと考えられている。特に車載用蓄電池や再エネ用蓄電池を実現するために革新的電池デバイス開発が急務であり、これを先端ナノテクノロジーで実現することが期待されている。レアメタルフリー高性能・高容量電池を最先端のナノマテリアル・ナノテクノロジーにより開発する。

Low/Zero emission technology and renewable energy are becoming most important issues for realization of sustainable society. From viewpoints of energy supply system stabilization and protection of atmospheric pollution, solar cell, wind power, hybrid/electric vehicle with large scale secondary battery devices is now considered to be a key technology. Researches on the  high capacity electrodes with rare metal free are ongoing via advanced nanoscience and nanotechnology of materials.

研究の目標 Outcome

超臨界流体プロセスなど最先端の物質合成法を利用した電極活物質ナノ粒子、グラフェン、ナノシートなどエネルギー機能性ナノマテリアルの新規合成法開拓にチャレンジする。金属資源制約の無いナノ材料を利用した新規電極反応メカニズムの開拓と高容量高出力エネルギー貯蔵特性を有したナノ活物質やナノ電解質の開発により、電池デバイスの高容量化と高出力化を目指す。電池技術に３Dプリンティング技術、マテリアルインフォマティクス、放射光計測技術など周辺の最先端科学技術を導入することにより独創的な融合技術を創製し、これらの新しい学理に基づく革新的エネルギーデバイスとエネルギーシステムの設計と開発を行う。

Developments of advanced nanomaterials processing including supercritical fluid processes for producing nanoparticles, graphenes, nanosheets, and exploration of new electrode reaction as well as novel electrode materials via nanosize effects of functional materials. Based on interdisciplinary science, advanced energy conversion devices and systems are investigated.

研究図Research Figure

Fig.1. Monodispersed LiCoPO4 nanorod crystals for high voltage lithium ion battery synthesized via supercritical fluid processing

Fig.2. 3D macro/micro porous carbon electrode fabricated by 3D printing technology for high capacity and high power super capacitor.  Because of accelerated ionic diffusion though 3D continuous ion conduction path, a large capacity can be achieved by thick electrodes.

Fig.3. All solid state lithium ion battery employing quasi-solid state electrolytes made of ionic liquid/SiO2 nanoparticles , Li metal anodes and LiFePO4 cathodes have demonstrated cell’s high energy storage density and practical charge/discharge cycles.

文献 / Publications

Scientific Reports., 12, 3915 (2022), Advanced Science, 9, 2200187 (2022), ACS Applied Energy Materials, 5, 4707 (2022), Electrochemistry Communications, 134, 107180 (2022), ChemSusChem, 15, e202102340 (2022), ACS Applied Energy Materials, 4, 9866 (2021), Chemical Communications, 57, 9052 (2021)

研究者HP