Research Abstract


Oxygen rocking aqueous batteries utilizing reversible topotactic oxygen insertion/extraction in iron-based perovskite oxides Ca1-xLaxFeO3-δ

2012年8月24日 Scientific Reports 2 : 601 doi: 10.1038/srep00601

低コストで安全性が高いばかりでなく資源的に豊富な金属を使用した大規模エネルギー貯蔵システムの開発が強く求められている。リチウムイオン電池は、最も成功した方式であるが、すべての条件を満たせるわけではない。今回我々は、鉄系ペロブスカイト構造関連酸化物Ca0.5La0.5FeOz(2.5 ≤ z ≤ 2.75および2.75 ≤ z ≤ 3.0)からなる正極と負極の間を酸素が往復する水溶液系の新しいリチウムフリーな酸素ロッキング二次電池の原理を示し、実証した。用いた化合物のCa0.5La0.5FeOzは、充放電過程で、Fe4+/Fe3+と Fe3+/Fe2+という2段階の還元・再酸化反応が可能であり、これらの反応は,可逆で繰り返しのできるトポタクティックな酸素の引き抜き・再挿入を伴っている。

日比野 光宏1, 木村 豪志1, 須賀 陽介1, 工藤 徹一1 & 水野 哲孝1

  1. 東京大学大学院 工学系研究科 応用化学専攻
Developments of large-scale energy storages with not only low cost and high safety but also abundant metals are significantly demanded. While lithium ion batteries are the most successful method, they cannot satisfy all conditions. Here we show the principle of novel lithium-free secondary oxygen rocking aqueous batteries, in which oxygen shuttles between the cathode and anode composed of iron-based perovskite-related oxides Ca0.5La0.5FeOz (2.5 ≤ z ≤ 2.75 and 2.75 ≤ z ≤ 3.0). Compound Ca0.5La0.5FeOz can undergo two kinds of reduction and reoxidation of Fe4+/Fe3+ and Fe3+/Fe2+, that are accompanied by reversible and repeatable topotactic oxygen extraction and reinsertion during discharge and charge processes.