光だけで充電可能な蓄電池開発に向けたモデル薄膜電池における光イオン脱離現象の解明

阐明模型薄膜电池中的光离子解吸现象，用于开发仅用光充电的蓄电池

• 批准号: 22KJ1299
• 负责人: 吉本 将隆
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1299/
• 关键词: 光蓄電池; 光インターカレーション; 光電気化学; リチウム電池; 全固体電池; 放射光X線回折; エピタキシャル薄膜; 酸化チタン

令和4年度は，(1)積層型の全固体光蓄電池の作製，(2)光電気化学測定による特性評価，(3)Operando X線回折法を用いた光充電中におけるLixTiO2電極の結晶構造変化測定，という3つの研究に取り組んだ．(1)：物理蒸着法を用いて，LaSrAlO4(001)基板上に，集電体CaRuO3膜，光電極NbドープTiO2膜の順に積層した．X線回折測定，X線反射率測定から，エピタキシャル成長した光電極/集電体膜の合成を確認した．この上に，非晶質固体電解質Li3PO4膜，負極リチウム膜の順に積層することで，積層型の全固体光蓄電池を作製した．(2)：暗所充放電測定では，anatase型TiO2へのリチウム脱挿入に起因する電位平坦部が観測されたことから，電池の動作を確認した．カットオフ電圧に到達し，定電圧充電時の電流が落ち着いた後に光を照射することで，光充電を試みた．カットオフ電圧を2.5 V以上に保持した場合，光照射時に電流が観測された．光電流により得られた光充電容量に対し，放電容量はほぼ同じであることから，可逆的な光充電-放電を確認した．光照射により生成した正孔は，LixTiO2の遷移金属であるTiを3価から4価へと酸化し，その電荷補償としてリチウムが脱離した（光充電した）と考えられる．(3)：放射光施設SPring-8において，Operando X線回折測定によりLixTiO2電極の結晶構造変化をその場測定した．暗所充電時と比較して，光充電時のLixTiO2 004反射は，よりダイナミックな変化を観測した．これより，光を駆動力としてリチウムが脱離していることを実証した．

Make annual は and 4, (1) type laminated の all solid light の battery system, (2) the photoelectric 気 chemical determination に よ review 価 る features, (3) Operando X line back to Mr. を with い た light charging に お け る LixTiO2 electrode の crystal structure - determination of と い う 3 つ の research group take り に ん だ. (1) : Physical evaporation method を using を て, に on LaSrAlO4(001) substrate, the collector CaRuO3 film, the photoelectrode Nbド プ プTiO2 film を in sequence に deposition た. X-ray reflectance measurement, X-ray reflectance measurement ら ら, エピタキシャ growth <s:1> た, photoelectrode/collector film <s:1> synthesis を confirmation <s:1> た. こ の に, amorphous solids electrolyte Li3PO4 membrane, cathode リ チ ウ ム membrane の shun に horizon す る こ と で, laminated type の し the whole solid light battery を cropping た. (2) : dark determination of the charging and discharging で は, TiO2 anatase type へ の リ チ ウ ム scions into に off cause す る potential flat department が 観 measuring さ れ た こ と か ら, battery の action を confirm し た. カ ッ ト オ フ electric 圧 し に arrive, the electrical charging 圧 の current が fall ち to い た に を light irradiation after す る こ と で, light charging を try み た. Youdaoplaceholder0 カット フ voltage を above 2.5V に maintain <s:1> た conditions, and when exposed to light, に current が観 measure された. Photocurrent に よ り have ら れ た light charging capacity に し seaborne, discharge capacity は ほ ぼ with じ で あ る こ と か ら, reversible な light charging - discharging を confirm し た. Light に よ り generated し た hole は, LixTiO2 の migration metal で あ る Ti を 3 価 か ら 4 価 へ と acidification し, そ の charge compensation と し て リ チ ウ ム が from し た (light charging し た) と exam え ら れ る. (3) : The SPring-8にお にお て was set up with radiation light, the Operando X-ray back-folding was used to measure the によ, the LixTiO2 electrode was used to determine the <s:1> crystal structure change をそ, and the <s:1> field was used to measure the <s:1> た. Dark by charging と more し て, charging light の LixTiO2 004 reflex は, よ り ダ イ ナ ミ ッ ク な variations change を 観 し measurement た. The actual evidence of <s:1> れよ れよ, light を駆, power と, てリチウムが detachment, て, る, とを and とを is た.

项目成果

Researchmap

研究地图

光エネルギーから発電も蓄電もできる光蓄電池

光合电池可以利用光能发电并储存电能

• 发表时间: 2023
• 作者: H. Udono;S. M. Nomura;M. Takinoue;鵜殿寛岳，野村M慎一郎，瀧ノ上正浩;鵜殿寛岳，野村M慎一郎，瀧ノ上正浩;鵜殿寛岳，野村M慎一郎，瀧ノ上正浩;鵜殿寛岳，野村M慎一郎，瀧ノ上正浩;吉本 将隆
• 通讯作者: 吉本 将隆

T2R2東京工業大学リサーチリポジトリ

T2R2 东京工业大学研究资料库

OperandoX線回折法を用いたanatase型TiO2におけるリチウム光脱離反応解析

使用 Operando X 射线衍射法分析锐钛矿型 TiO2 中的锂光解吸反应

• 发表时间: 2023
• 作者: 吉本 将隆;清水 啓佑;鈴木 耕太;田村 和久;菅野 了次;平山 雅章
• 通讯作者: 平山 雅章

放射光X線回折法を用いたanatase型TiO2電極反応の律速過程解析

同步辐射X射线衍射法分析锐钛矿型TiO2电极反应的速率测定过程

• 发表时间: 2022
• 作者: Nobuo Iida;Hokuto Konno;and Masaki Taniguchi;室谷岳寛;吉本 将隆
• 通讯作者: 吉本 将隆