東北大学研究者紹介

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カワイ　コウスケ

川合　航右

Kosuke Kawai

所属

多元物質科学研究所　プロセスシステム工学研究部門　固体イオニクス・デバイス研究分野

職名

助教

学位

博士（工学）（東京大学）
修士（工学）（東京大学）
学士（工学）（京都大学）

researchmap

https://researchmap.jp/kosuke_kawai

J-GLOBAL ID

202101006846348141

e-Rad 研究者番号

60914950

経歴 7

2025年4月～継続中

東北大学　多元物質科学研究所　助教
2024年4月～ 2025年3月

早稲田大学　スマート社会技術融合研究機構　次席研究員
2021年7月～ 2024年3月

早稲田大学　理工学術院総合研究所　次席研究員
2023年5月～ 2023年6月

Drexel University　Drexel Nanomaterials Institute　Visiting Researcher
2021年4月～ 2021年6月

独立行政法人日本学術振興会　特別研究員PD
2020年4月～ 2021年3月

東京大学　大学院工学系研究科　日本学術振興会特別研究員DC2
2016年10月～ 2021年3月

東京大学　統合物質科学リーダー養成プログラム（MERIT）　コース生

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学歴 3

東京大学　大学院工学系研究科　化学システム工学専攻

2018年4月～ 2021年3月
東京大学　大学院工学系研究科　化学システム工学専攻

2016年4月～ 2018年3月
京都大学　工学部　工業化学科

2012年4月～ 2016年3月

所属学協会 2

アメリカ電気化学会

2023年～継続中
公益社団法人電気化学会

2019年1月～継続中

研究分野 1

ナノテク・材料 / 無機材料、物性 / 蓄電材料

受賞 1

電気化学会第87回大会優秀学生発表賞

2020年3月　公益社団法人電気化学会

論文 22

Proton Intercalation into an Open-Tunnel Bronze Phase with Near-Zero Volume Change 査読有り

Kosuke Kawai, Seong-Hoon Jang, Yuta Igarashi, Koji Yazawa, Kazuma Gotoh, Jun Kikkawa, Atsuo Yamada, Yoshitaka Tateyama, Masashi Okubo

Angewandte Chemie International Edition　64　(3)　e202410971　2024年11月

DOI： 10.1002/anie.202410971 　
MXene electrodes for all strain-free solid-state batteries 査読有り

Kosuke Kawai, Hyobin Lee, Yuki Nomura, Masaki Fujita, Hirokazu Kitaura, Eiji Hosono, Hiroshi Nakajima, Hirofumi Tsukasaki, Shigeo Mori, Atsushi Sakuda, Akitoshi Hayashi, Naoaki Yabuuchi, Yong Min Lee, Masashi Okubo

ACS Applied Materials & Interfaces　16　(42)　57377-57385　2024年10月9日

DOI： 10.1021/acsami.4c12065 　
Kinetic square scheme in oxygen-redox battery electrodes 査読有り

Kosuke Kawai, Xiang-Mei Shi, Norio Takenaka, Jeonguk Jang, Benoit Mortemard de Boisse, Akihisa Tsuchimoto, Daisuke Asakura, Jun Kikkawa, Masanobu Nakayama, Masashi Okubo, Atsuo Yamada

Energy & Environmental Science　15　2591-2600　2022年5月18日
出版者・発行元： Royal Society of Chemistry (RSC)
DOI： 10.1039/d1ee03503g 　

ISSN：1754-5692

eISSN：1754-5706

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Kinetic formation of the peroxo-like O₂²⁻ dimer is identified as the origin of a voltage hysteresis in oxygen-redox battery electrodes.
High-Voltage Cr4+/Cr3+ Redox Couple in Polyanion Compounds 査読有り

Kosuke Kawai, Wenwen Zhao, Shin-ichi Nishimura, Atsuo Yamada

ACS Applied Energy Materials　1　(3)　928-931　2018年2月22日
出版者・発行元： American Chemical Society (ACS)
DOI： 10.1021/acsaem.7b00105 　

ISSN：2574-0962

eISSN：2574-0962
W substitution enhances the reversibility of lithium-ion intercalation in tetragonal tungsten bronze Mo3–xWxNb2O14 国際誌査読有り

Kosuke Kawai, Rikuto Motoki, Kei Kubota, Yuta Kimura, Koji Amezawa

Electrochemistry Communications　190　108220　2026年9月
出版者・発行元： Elsevier BV
DOI： 10.1016/j.elecom.2026.108220 　

ISSN：1388-2481
Acid-Assisted Surface Modification of O3-type Sodium Layered Oxides for Long-Life and Safe Sodium-Ion Batteries 国際誌査読有り

Shaofan Lyu, Satoshi Kajiyama, Kosuke Kawai, Chia-Ching Lin, Denis Y. W. Yu, Masashi Okubo

Langmuir　42　(24)　17435-17443　2026年5月20日
出版者・発行元： American Chemical Society (ACS)
DOI： 10.1021/acs.langmuir.6c01260 　

ISSN：0743-7463

eISSN：1520-5827
Real‐Time Imaging of Intercalation–Conversion Li Storage in MXenes for Solid‐State Batteries 国際誌査読有り

Yuki Nomura, Kosuke Kawai, Masaki Fujita, Kazuo Yamamoto, Tsukasa Hirayama, Masashi Okubo

Small　22　(14)　e13159　2026年1月19日

DOI： 10.1002/smll.202513159 　

ISSN：1613-6810

eISSN：1613-6829
Multidimensional Tracking and Clustering of Electrochemical Reactions in the Positive Electrode of Lithium-Ion Batteries via Operando X-ray Nanoscale Chemical Imaging 査読有り

Hideshi Uematsu, Nozomu Ishiguro, Kosuke Kawai, Yuhei Sasaki, Oki Sekizawa, Masashi Okubo, Yukio Takahashi

Chemical & Biomedical Imaging　2025年8月5日
出版者・発行元： American Chemical Society (ACS)
DOI： 10.1021/cbmi.5c00036 　

ISSN：2832-3637

eISSN：2832-3637
Advanced Positive Electrode Materials for Lithium-Ion Batteries 査読有り

Kosuke Kawai, Shin-ichi Nishimura, Masashi Okubo, Atsuo Yamada

Journal of the Ceramic Society of Japan　13　(8)　434-443　2025年6月

DOI： 10.2109/jcersj2.25040 　
Sequential structural evolution triggered by O-O dimerization in oxygen-redox reactions 査読有り

Xiang-Mei Shi, Kosuke Kawai, Masashi Okubo, Atsuo Yamada

Advanced Energy Materials　15　(13)　2405714　2025年2月
Li₂NbHO₂: a new transition-metal oxyhydride with rock-salt-type structure 査読有り

Fumitaka Takeiri, Keiko Kusumoto, Kosuke Kawai, Hiroshi Yaguchi, Takashi Saito, Kazuhiro Mori, Saburo Hosokawa, Masashi Okubo, Genki Kobayashi

Chemical Communications　60　(97)　14388-14390　2024年11月
出版者・発行元： Royal Society of Chemistry (RSC)
DOI： 10.1039/d4cc05503a 　

ISSN：1359-7345

eISSN：1364-548X

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We successfully synthesized Li₂NbHO₂, the first example of a rock-salt-type transition-metal oxyhydride. Galvanostatic charge/discharge tests revealed that Li₂NbHO₂ functions as an electrode for lithium secondary batteries.
Valence study of Li(Ni0.5Mn0.5)1-xCox O2 and LiNi1-xCox O2: The role of charge transfer and charge disproportionation 査読有り

Daisuke Takegami, Kosuke Kawai, Miguel Ferreira-Carvalho, Sahana Rößler, Cheng En Liu, Chang Yang Kuo, Chun Fu Chang, Atsusa Minamida, Tatsuya Miyazaki, Masashi Okubo, Liu Hao Tjeng, Takashi Mizokawa

Physical Review Materials　8　055401　2024年5月

DOI： 10.1103/PhysRevMaterials.8.055401 　

eISSN：2475-9953
Machine learning-assisted survey on charge storage of MXenes in aqueous electrolytes 招待有り査読有り

Kosuke Kawai, Yasunobu Ando, Masashi Okubo

Small Methods　9　(1)　2400062　2024年3月

DOI： 10.1002/smtd.202400062 　
Iron-based catholytes for aqueous redox-flow batteries 査読有り

Atsushi Okazawa, Takayuki Kakuchi, Kosuke Kawai, Masashi Okubo

APL Materials　11　(11)　110901　2023年11月1日
出版者・発行元： AIP Publishing
DOI： 10.1063/5.0160078 　

eISSN：2166-532X

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Redox-flow batteries (RFBs) are promising electrochemical energy storage devices to load-level intermittent power from renewable energy. In particular, aqueous RFBs using aqueous electrolytes possess several advantages over nonaqueous ones, such as low fabrication cost, nontoxicity, safety, and environmental benignity. Therefore, developing high-performance, abundant, less-expensive iron-based catholytes for aqueous RFBs is essential toward their wide deployment in a power grid. In this Perspective, we summarize the recent progress of iron-based catholytes for aqueous RFBs. We emphasize that iron-based catholytes possess widely ranged redox potentials (−1.0 to 1.5 V vs standard hydrogen electrodes) and solubility in water (0.2–4.0 mol L−1), thereby providing a wide range of cell performance. The molecular design, such as ligand functionalization, counter ion mixing, and asymmetrization, allows for rationally improving solubility, redox potential, and energy density. Furthermore, we demonstrate a simple evaluation method of the redox potential of iron-based catholytes using the calculated energy levels of the lowest unoccupied molecular orbital of ligand molecules. Finally, we rationalize the design strategy of iron-based catholytes for advanced aqueous RFBs.
High-Voltage Electrochemical Properties of Lithium-Rich Spinel Oxides 査読有り

Kosuke Kawai, Takaaki Sudayama, Daisuke Asakura, Jun Kikkawa, Eriko Watanabe, Masashi Okubo, Atsuo Yamada

The Journal of Physical Chemistry C　127　(26)　12428-12434　2023年6月
出版者・発行元： American Chemical Society (ACS)
DOI： 10.1021/acs.jpcc.3c01184 　

ISSN：1932-7447

eISSN：1932-7455
Influence of surface termination groups on electrochemical charge storage of MXene electrodes 査読有り

Kosuke Kawai, Masaki Fujita, Ryosei Iizuka, Atsuo Yamada, Masashi Okubo

2D Materials　10　(1)　014012　2022年11月

DOI： 10.1088/2053-1583/aca1cf 　

eISSN：2053-1583
Lithium-Rich O2-Type Li_0.66[Li_0.22Ru_0.78]O₂ Positive Electrode Material 査読有り

Hirohito Umeno, Kosuke Kawai, Shin-ichi Nishimura, Daisuke Asakura, Masashi Okubo, Atsuo Yamada

Journal of The Electrochemical Society　169　(4)　040536-040536　2022年4月18日
出版者・発行元： The Electrochemical Society
DOI： 10.1149/1945-7111/ac6459 　

ISSN：0013-4651

eISSN：1945-7111
Oxygen redox versus oxygen evolution in aqueous electrolytes: critical influence of transition metals 査読有り

Hirohito Umeno, Kosuke Kawai, Daisuke Asakura, Masashi Okubo, Atsuo Yamada

Advanced Science　9　(12)　2104907　2022年2月19日

DOI： 10.1002/advs.202104907 　
Square-Scheme Electrochemistry in Battery Electrodes 査読有り

Masashi Okubo, Kosuke Kawai, Zihan Ma, Atsuo Yamada

Accounts of Materials Research　3　(1)　33-41　2021年11月28日
4.7 V Operation of the Cr4+/Cr3+ Redox Couple in Na3Cr2(PO4)2F3 査読有り

Kosuke Kawai, Daisuke Asakura, Shin-ichi Nishimura, Atsuo Yamada

Chemistry of Materials　33　(4)　1373-1379　2021年2月11日

DOI： 10.1021/acs.chemmater.0c04444 　

ISSN：0897-4756

eISSN：1520-5002
Nonpolarizing oxygen-redox capacity without O-O dimerization in Na2Mn3O7 査読有り

Akihisa Tsuchimoto, Xiang-Mei Shi, Kosuke Kawai, Benoit Mortemard de Boisse, Jun Kikkawa, Daisuke Asakura, Masashi Okubo, Atsuo Yamada

Nature Communications　12　(1)　631　2021年1月27日
出版者・発行元： Springer Science and Business Media LLC
DOI： 10.1038/s41467-020-20643-w 　

eISSN：2041-1723

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<title>Abstract</title>Reversibility of an electrode reaction is important for energy-efficient rechargeable batteries with a long battery life. Additional oxygen-redox reactions have become an intensive area of research to achieve a larger specific capacity of the positive electrode materials. However, most oxygen-redox electrodes exhibit a large voltage hysteresis >0.5 V upon charge/discharge, and hence possess unacceptably poor energy efficiency. The hysteresis is thought to originate from the formation of peroxide-like O₂²⁻ dimers during the oxygen-redox reaction. Therefore, avoiding O-O dimer formation is an essential challenge to overcome. Here, we focus on Na_{2-<italic>x</italic>}Mn₃O₇, which we recently identified to exhibit a large reversible oxygen-redox capacity with an extremely small polarization of 0.04 V. Using spectroscopic and magnetic measurements, the existence of stable O^−• was identified in Na_{2-<italic>x</italic>}Mn₃O₇. Computations reveal that O^−• is thermodynamically favorable over the peroxide-like O₂²⁻ dimer as a result of hole stabilization through a (σ + π) multiorbital Mn-O bond.
Stabilization of a 4.5 V Cr4+/Cr3+ redox reaction in NASICON-type Na3Cr2(PO4)3 by Ti substitution 査読有り

Kosuke Kawai, Daisuke Asakura, Shin-ichi Nishimura, Atsuo Yamada

Chemical Communications　55　(91)　13717-13720　2019年9月11日

DOI： 10.1039/c9cc04860j 　

ISSN：1359-7345

eISSN：1364-548X

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書籍等出版物 2

リチウムイオン電池の市場拡大を牽引する低資源負荷・高機能正極材料

川合航右, 西村真一, 大久保將史, 山田淳夫

公益社団法人日本磁気学会　2024年8月
MXene：電荷貯蔵と末端基

川合航右, 大久保將史

公益社団法人電気化学会　2024年7月

講演・口頭発表等 28

固体電解質デュアルセルを用いた電気化学的メタンカップリング反応場の評価

関屋良健, 佐藤郁奈, 川合航右, 木村勇太, 雨澤浩史

第20回固体イオニクスセミナー　2026年8月4日
酸素過剰型層状ペロブスカイト酸化物における SOC 酸素極反応機構の検討(

狩野元弥, 武田雄己, 川合航右, 木村勇太, 雨澤浩史

第20回固体イオニクスセミナー　2026年8月3日
Enhancing Li⁺- Intercalation Reversibility in Tetragonal Bronze Oxides via Cation Substitution 国際会議

Kosuke Kawai

25th International Conference on Solid State Ionics（SSI-25）　2026年7月6日
Operando 3D Mapping of Charge-Discharge Reactions in Composite Cathodes of Solid-State Lithium-Sulfur Batteries by Synchrotron X-Ray Computed Tomography 国際会議

Hiromasa Fuseda, Yuta Kimura, Jan Huebner, Nozomu Ishiguro, Kosuke Kawai, Oki Sekizawa, Kiyofumi Nitta, Saneyuki Ohno, Yoshiharu Uchimoto, Koji Amezawa

The 23rd International Meeting on Lithium Batteries(IMLB2026)　2026年6月15日
Particle-by-Particle Tracking of Charge-Discharge Reactions in Solid-State Battery Composite Electrodes by Operando 3D-XAFS 国際会議

Ryogo Tsubaki, Yuta Kimura, Kosuke Kawai, Takashi Nakamura, Nozomu Ishiguro, Oki Sekizawa, Kiyofumi Nitta, Tomoya Uruga, Tomonari Takeuchi, Toyoki Okumura, Mizuki Tada, Yoshiharu Uchimoto, Koji Amezawa

The 23rd International Meeting on Lithium Batteries(IMLB2026)　2026年6月15日
Linking Electrode Microstructure to Per-Particle Reaction Heterogeneity in Solid-State Batteries by Multimodal 3D Imaging 国際会議

Yuta Kimura, Ryogo Tsubaki, Kosuke Kawai, Takashi Nakamura, Nozomu Ishiguro, Oki Sekizawa, Kiyofumi Nitta, Tomoya Uruga, Tomonari Takeuchi, Toyoki Okumura, Kingo Ariyoshi, Mizuki Tada, Yuki Orikasa, Yoshiharu Uchimoto, Koji Amezawa

The 23rd International Meeting on Lithium Batteries(IMLB2026)　2026年6月15日
W置換が正方晶タングステンブロンズのLi+挿入・脱離反応に与える影響

川合航右, 久保田圭, 元木陸人, 木村勇太, 雨澤浩史

電気化学会第93回大会　2026年3月19日
パターン緻密膜モデル電極を用いたPr(Ni,Co)O3系SOC/PCC酸素極の反応メカニズム評価

武田雄己, 狩野元弥, 木村勇太, 川合航右, 八代圭司, 川田達也, 雨澤浩史

電気化学会第93回大会　2026年3月18日
放射光X線コンピュータ断層撮影法を用いた全固体リチウム硫黄電池複合正極における反応分布の3次元オペランド観察

布施田大真, 木村勇太, Jan Huebner, 石黒志, 川合航右, 中村崇司, 関澤央輝, 新田清文, 大野真之, 内本喜晴, 雨澤浩史

電気化学会第93回大会　2026年3月17日
オペランド3D-XAFSによる全固体電池合剤電極内の多数活物質粒子における充放電反応の同時可視化追跡

椿亮悟, 木村勇太, 川合航右, 中村崇司, 石黒志, 関澤央輝, 新田清文, 宇留賀朋哉, 竹内友成, 奥村豊旗, 唯美津木, 内本喜晴, 雨澤浩史

電気化学会第93回大会　2026年3月17日
全固体電池電極内の活物質粒子群の構造-反応相関のマルチモーダル3D計測

木村勇太, 椿亮悟, 川合航右, 中村崇司, 石黒志, 関澤央輝, 新田清文, 宇留賀朋哉, 竹内友成, 奥村豊旗, 有吉欽吾, 唯美津木, 折笠有基, 内本喜晴, 雨澤浩史

電気化学会第93回大会　2026年3月17日
SOFC/EC電解質における酸素ポテンシャル分布およびその経時変化のオペランド評価

雨澤浩史, 奥平達裕, 木村勇太, 川合航右, 且井宏和, 関澤央輝, 新田清文

第51回固体イオニクス討論会　2025年11月25日
Strain-free MXene electrodes for all-solid-state batteries 招待有り

Kosuke Kawai

OMU International Symposium on All-Solid-State Battery　2025年10月3日
導電性二次元物質MXeneの電荷貯蔵招待有り

川合航右

第22回酸化グラフェンナノシートシンポジウム　2025年7月1日
Toward suppression of crystal structure changes upon electrochemical ion intercalation 招待有り

Kosuke Kawai

49th International Conference and Expo on Advanced Ceramics and Composites　2025年1月30日
Fast Proton Storage in Metal Oxide Electrodes for Aqueous Electrochemical Energy Storage

Kosuke Kawai, Masashi Okubo

PRiME2024　2024年10月9日
MXene as a negative electrode material for all-solid-state batteries

E-MRS 2024　2024年9月17日
Strain -free proton intercalation of Mo3Nb2O14 bronze phase

The 14th Japan-France Joint Seminar on Battery　2024年9月5日
Strain-free MXene anodes for all-solid-state batteries 招待有り

Kosuke Kawai

MXenes: Changing the World, the 3rd International MXene Conference at Drexel University　2024年8月6日
Proton intercalation of Mo3Nb2O14 in aqueous rechargeable batteries

Kosuke Kawai

UK-Japan Next-Generation Batteries Seminar　2024年7月20日
MXene for All ‘Strain-Free’ Solid-State Batteries

Kosuke Kawai, Yuki Nomura, Masaki Fujita, Hirokazu Kitaura, Eiji Hosono, Hiroshi Tsukasaki, Sigeo Mori, Akitoshi Hayashi, Naoaki Yabuuchi, Kazuo Yamamoto, Masashi Okubo

24th International Conference on Solid State Ionics　2024年7月15日
Strain-free proton intercalation of Mo3Nb2O14 anode in aqueous rechargeable batteries

Kosuke Kawai, Seong-Hoon Jang, Jun Kikkawa, Koji Yazawa, Kazuma Gotoh, Yuta Igarashi, Yoshitaka Tateyama, Atsuo Yamada, Masashi Okubo

24th International Conference on Solid State Ionics　2024年7月18日
Proton interaction of Mo3Nb2O14 anode in aqueous batteries 招待有り

Kosuke Kawai

International Symposium on ‘Green Technologies for Excellence (GteX)’ for Young Researchers　2024年6月25日
Data storage and analysis for optimal design of electrochemical energy storage devices 招待有り

Kosuke Kawai

Annual Meeting of the Japan Society of Vacuum Surface Science 2023　2023年10月31日
Peroxide Formation for Voltage Hysteresis in O2-Type Lithium-Rich Layered Oxides

K. Kawai, X.-M. Shi, N. Takenaka, J. Jang, B. Mortemard de Boisse, A. Tsuchimoto, D. Asakura, J. Kikkawa, M. Nakayama, M. Okubo, A. Yamada

243rd ECS Meeting　2023年5月29日
Exploration of cathode materials for high energy density rechargeable batteries 招待有り

Kosuke Kawai, Atsuo Yamada

47th International Conference and Expo on Advanced Ceramics and Composites　2023年1月24日
High-potential Cathode Properties of NASICON-type Cr(Ⅲ)-based Phosphate

Kosuke Kawai, Wenwen Zhao, Shin-ichi Nishimura, Atsuo Yamada

5th International Conference on Sodium Batteries　2018年11月14日
High-potential Cathode Properties of NASICON-type Cr(Ⅲ)-based Phosphate

Kosuke Kawai, Wenwen Zhao, Shin-ichi Nishimura, Atsuo Yamada

The 19th International Meeting on Lithium Batteries　2018年6月19日

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産業財産権 1

全固体蓄電デバイス用電極およびその製造方法、並びに全固体蓄電デバイス

大久保將史, 川合航右, 北浦弘和, 林晃敏

産業財産権の種類: 特許権

共同研究・競争的資金等の研究課題 13

固体イオニクスデバイスの安定動作を実現する電解質保護層の設計指針の提案とその実証

雨澤浩史, 木村勇太, 川合航右

2025年4月～ 2028年3月
イオン-電子相互作用の制御に基づく超高速駆動型水系二次電池の開発

2025年7月～ 2027年6月
高速・高密度電荷貯蔵を可能にするMXene-電解液界面の設計

川合航右

2024年4月～ 2027年3月
全固体電池における層状化合物MXeneのナトリウムイオン挿入

2024年8月～ 2026年3月
層状遷移金属炭化物MXeneを用いた全固体ナトリウムイオン電池の開発

2024年7月～ 2025年3月
フッ素フリー合成法により得られたMXeneの蓄電機能創出

2024年4月～ 2025年3月
分子性イオンの導入により誘起される層状化合物MXeneの蓄電機能発現

2023年4月～ 2024年3月
ナノ空間エンジニアリングに基づくレドックスキャパシタ電極の創製

2023年4月～ 2024年3月
電極-電解液界面制御に基づく層状遷移金属炭化物MXene負極の創製

2023年4月～ 2024年3月
層状遷移金属炭化物MXeneを用いた全固体電池の開発

2023年4月～ 2024年3月
水系蓄電デバイスの実現に向けた高容量Wadsley–Roth型酸化物負極の開発

2022年12月～ 2024年3月
遷移金属層状炭化物を用いた水系亜鉛二次電池の開発

提供機関：Waseda University

制度名：Research grant on comprehensive agreement of Mitsubishi Materials and Waseda University

研究機関：Waseda University

2021年8月～ 2022年2月
安定な酸素レドックス反応を発現する新規正極材料の開発

川合航右

提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research Grant-in-Aid for JSPS Fellows

研究種目：Grant-in-Aid for JSPS Fellows

2020年4月～ 2021年6月

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リチウムイオン電池の高エネルギー密度化を実現するため、新規正極材料の開発が求められている。特に近年、遷移金属の酸化還元反応に加えて酸化物イオンの酸化還元反応（酸素レドックス）を利用することで高容量を発現する層状酸化物が注目されている。しかし従来の酸素レドックス材料では、遷移金属がリチウム層に移動することで性能が大幅に低下するため、実用化が困難であった。そこで本研究では、酸化物イオンの配列を制御することにより遷移金属のサイト間移動を抑制し、安定な酸素レドックス反応を示すリチウム過剰層状酸化物の合成および反応機構解析を行った。実際に得られた化合物は、充放電を繰り返し行っても作動電圧や容量の低下が見られなかった。一方、酸素レドックス反応は充放電のエネルギー効率を低下させる電位ヒステリシスを誘起することが分かった。この原因を明らかにするため、実験および理論計算を用いた反応機構解析を行った結果、充電後に過酸化物イオンが生成し、これが低電位で還元されることで巨大な電位ヒステリシスが生じることが示された。そこで過酸化物イオンの生成過程を二次の反応速度式でモデル化し、酸素種濃度の時間変化を示す理論式を導出することで、固相内酸素ラジカルの二量化反応の速度定数を決定した。また理論計算の結果、二量化反応の活性化障壁は近傍の遷移金属種に依存することが明らかとなった。以上の結果は、高エネルギー効率および高エネルギー密度を両立した酸素レドックス材料の研究開発を促進する上で重要であると共に、未開拓であった固相内アニオン種の酸化還元反応メカニズムを解明したという点において、高い学術的意義を有する。

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