Vol.2 No.1 2009

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研究論文−42−Synthesiology Vol.2 No.1 pp.42-50(Feb. 2009)1 はじめにユビキタス情報社会の進歩に伴い、携帯電話やモバイルPCのポータブル電源として、リチウムイオン電池や燃料電池が注目されている。軽量で高出力、大容量、高耐久性で環境適合型の移動型電源は、高度医療福祉社会のための各種医療機器や電動車イスなど小型移動機器、ロボット等の電源としても重要である。さらなる高出力化が達成できれば、電気自動車やハイブリッド車用電源への広範な展開も期待され、地球環境問題へのインパクトは極めて大きい。電源デバイスを支えるエネルギー貯蔵技術、水素ガス精製技術も重要である。このようなユビキタスエネルギーデバイス開発の要に位置するのが、電極材料、触媒材料、電解質や水素吸蔵材料など、優れた機能材料の開発である。対重量比の出力や安全性、環境適合性で高いハードルが課せられるため、機能材料開発の役割は極めて大きい。当研究部門では、機能材料開発をメインに研究開発を推進している[1][2]。筆者らは、その中で、電子顕微鏡観察や表面科学手法(走査プローブ顕微鏡)によるナノ構造解析と第一原理計算などの理論計算を組み合わせた材料基礎解析を用いた研究を展開している[3]-[5]。このような第1種基礎研究を、材料開発研究とうまく連携させれば、全体で大きな成果が期待できる。しかし、材料開発と材料基礎解析の有効な連携は、一般にはそれほど容易でなく、様々な努力や試行錯誤を必要とする。これは、様々な分野の研究開発現場に共通する問題である。当グループでは、議論を重ね、各種の方策を行う中で、開発と基礎解析の連携で、いくつかの成果を得ることができた。本稿では、この間の経験や成果を紹介し、香山 正憲*1、秋田 知樹1、田中 真悟1、前田 泰1、田中 孝治1、岡崎 一行2、吉川 純3ユビキタスエネルギーデバイスの鍵を握る機能材料開発では、材料基礎解析(電子顕微鏡観察、表面科学手法、第一原理計算)を有効に組み合わせることが重要である。本格研究における材料基礎解析の役割を議論し、材料開発グループとの緊密な連携研究を成功させるため様々な取り組みを行ってきた。リチウムイオン電池、燃料電池、触媒系のための独自の電顕観察技術や第一原理計算技術を構築し、材料開発に重要な貢献をするとともに、各種受賞など学術的にも高いレベルの成果が得られた。ユビキタスエネルギーデバイス開発のための材料基礎解析− リチウムイオン電池正極材料、燃料電池電極、金触媒での展開 −Masanori Kohyama*1, Tomoki Akita1, Shingo Tanaka1, Yasushi Maeda1, Koji Tanaka1, Kazuyuki Okazaki2 and Jun Kikkawa3Basic materials research for the development of ubiquitous-energy devices- Applications to positive electrode materials of Li-ion batteries, electrode catalysts of proton-exchange fuel cells and gold catalysts -For ubiquitous-energy devices, the development of well-performing functional materials is the key issue. Effective collaboration between development researchers and researchers carrying out basic materials analysis using electron microscopy observations, surface-science observations and theoretical calculations is of great importance. We have previously discussed the role of basic materials research in out discussion of full research and have made efforts to carry out a successful collaboration. To this end, we have attained valuable contributions to materials development as well as high-level scientific achievements as substantiated by numerous awards through the development of original observational and calculation techniques relating to the positive electrode material of Li-ion batteries, the electrode catalysts of proton-exchange fuel cells and gold/oxide catalysts.キーワード:エネルギー環境材料、材料基礎解析、電子顕微鏡観察、第一原理計算、リチウムイオン電池、燃料電池電極、金触媒Keywords:Materials for energy and enviromental problems, basic materials research, electron microscope observation, first-principles calculation, lithium-ion battery, fuel-cell electrode, gold catalyst1 産業技術総合研究所 ユビキタスエネルギー研究部門 〒563-8577 池田市緑ヶ丘1-8-31、2 大阪大学工学部 〒565-0871 吹田市山田丘2-1、3 大阪大学基礎工学部 〒560-8531 豊中市待兼山町1-3 1. Research Institute for Ubiquitous-Energy Devices, AIST Midorigaoka 1-8-31, Ikeda 563-8577, Japan *E-mail:, 2. Department of Mechanical Engineering, Osaka University Yamadaoka 2-1, Suita 565-0871, Japan, 3. School of Engineering Science, Osaka University Machikaneyamacho 1-3, Toyonaka 560-8531, JapanReceived original manuscript October 21,2008, Revisions received December 9,2008, Accepted December 9,2008

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