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新奇超イオン伝導ナノ物質の創製と相転移挙動の制御

Research Project

Project/Area Number 15J01603
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Nanostructural chemistry
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

山本 貴之  京都大学, 理学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2017-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2016)
Budget Amount *help
¥1,900,000 (Direct Cost: ¥1,900,000)
Fiscal Year 2016: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywordsイオン伝導 / ナノ材料 / 相転移
Outline of Annual Research Achievements

現代の急速な高度情報化社会の発展に伴って、電池の高性能化・高安全化が求められている。現在の電池では電解質として有機液体を使用しており、液漏れや発火事故など、安全性の問題が指摘されている。そこで電解質として固体を用いた全固体型電池の研究が盛んに行われているが、固体中では液体に比べてイオンの拡散が遅く、高いイオン伝導性を示す固体電解質の開発が課題となっている。ヨウ化銀(AgI)の高温相であるα相は銀の超イオン伝導体として知られ、固体電解質としての研究が古くからなされてきた。しかし147 ℃以下ではβ/γ相に相転移してイオン伝導性が著しく低下することから、電池への応用には大きな課題が残されている。このような課題を解決する方法の一つとしてAgIのナノサイズ化が知られており、粒子サイズを小さくすることでα相が低温まで安定化されることが先行研究により報告された。粒径6 nmのAgIナノ粒子では37 ℃までα相が安定に存在するが、依然として室温までα相を安定化させた報告例はない。そこで本研究では、「サイズ」・「圧力」・「陰イオン混合」に着目し、AgIのα相を室温以下まで安定化させることを目的とした。
当該年度では臭化物イオンとヨウ化物イオンを混合させた臭化ヨウ化銀(AgBr1-xIx、x = 0~1)ナノ粒子を数種類作成し、結晶構造、相転移挙動、イオン伝導性を詳細に調べた。その結果、x = 0.5~1の試料については臭素の量が増えるに従ってα相の転移温度が低温にシフトし、特にx = 0.5~0.7の試料では室温でもα相が安定に存在することが明らかになった。これは常温常圧でα相を安定化させた初めての例であり、今後の全固体型電池の研究の上で非常に重要な結果であると考えられる。
また、その他にも粒径3 nmのAgI量子ドットや圧力下におけるAgIナノ粒子の相転移挙動についても研究を行った。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2017 2016 2015

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (12 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] The Room-Temperature Superionic Conductivity of Silver Iodide Nanoparticles under Pressure2017

    • Author(s)
      T. Yamamoto, M. Maesato, N. Hirao, S. Kawaguchi, S. Kawaguchi, Y. Ohishi, Y. Kubota, H. Kobayashi, H. Kitagawa
    • Journal Title

      J. Am. Chem. Soc.

      Volume: 139 Issue: 4 Pages: 1392-1395

    • DOI

      10.1021/jacs.6b11379

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] The Phase Transition Behavior and Ionic Conductivity of Silver Bromide Iodide Nanoparticles2017

    • Author(s)
      Takayuki Yamamoto, Hirokazu Kobayashi, Tomokazu Yamamoto, Syo Matsumura, Yoshiki, Kubota and Hiroshi Kitagawa
    • Organizer
      日本化学会第97春季年会
    • Place of Presentation
      慶應義塾大学日吉キャンパス(神奈川県横浜市)
    • Year and Date
      2017-03-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] ヨウ化銀ナノ粒子の相転移挙動およびイオン伝導性の制御2016

    • Author(s)
      山本貴之、小林浩和、北川宏
    • Organizer
      第67回コロイドおよび界面化学討論会
    • Place of Presentation
      北海道教育大学旭川校(北海道旭川市)
    • Year and Date
      2016-09-22
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Control of the phase transition behavior and ionic conductivity of silver iodide nanoparticles by high pressure2016

    • Author(s)
      Takayuki Yamamoto, Mitsuhiko Maesato, Yasuo Ohishi, Naohisa Hirao, Hirokazu Kobayashi and Hiroshi Kitagawa
    • Organizer
      European Advanced Materials Congress
    • Place of Presentation
      Viking Line (Stockholm, Sweden)
    • Year and Date
      2016-08-23
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 圧力印加によるヨウ化銀ナノ粒子の相挙動とイオン伝導性の制御2016

    • Author(s)
      山本貴之、前里光彦、大石泰生、平尾直久、小林浩和、北川宏
    • Organizer
      ナノ学会第14回大会
    • Place of Presentation
      北九州国際会議場(福岡県北九州市)
    • Year and Date
      2016-06-14
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 高圧力によるヨウ化銀ナノ粒子の相転移挙動とイオン伝導性の制御2016

    • Author(s)
      山本貴之、前里光彦、大石泰生、平尾直久、小林浩和、北川宏
    • Organizer
      日本化学会第96春季年会
    • Place of Presentation
      同志社大学京田辺キャンパス知真館1号館(京都府京田辺市)
    • Year and Date
      2016-03-24
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 高圧力によるAgIナノ粒子の相挙動とイオン伝導性の制御2016

    • Author(s)
      山本貴之、前里光彦、大石泰生、平尾直久、小林浩和、北川宏
    • Organizer
      京都大学低温物質科学研究センター第14回講演会・研究交流会
    • Place of Presentation
      京都大学百周年時計台記念館国際交流ホール(京都府京都市)
    • Year and Date
      2016-02-19
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Control of The Phase Behavior and Ionic Conductivity of AgI Nanoparticles by High Pressure2016

    • Author(s)
      Takayuki Yamamoto, Mitsuhiko Maesato, Yasuo Ohishi, Naohisa Hirao, Hirokazu Kobayashi, Hirosi Kitagawa
    • Organizer
      2016 KYOTO-KAIST-NTHU Junior Chemist Symposium
    • Place of Presentation
      Science Seminar House, Kyoto University (Kyoto, Japan)
    • Year and Date
      2016-02-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The pressure effect on the phase behavior and ionic conductivity of AgI nanoparticles2015

    • Author(s)
      Takayuki Yamamoto, Mitsuhiko Maesato, Yuta Asakawa, Genta Kawaguchi, Yasuo Ohishi, Naohisa Hirao, Hirokazu Kobayashi, Hiroshi Kitagawa
    • Organizer
      Pacifichem2015
    • Place of Presentation
      Hawaii Convention Center (Honolulu, The United States)
    • Year and Date
      2015-12-15
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 高圧下におけるヨウ化銀ナノ粒子のイオン伝導性と相挙動2015

    • Author(s)
      山本貴之、前里光彦、浅川裕太、川口玄太、林幹大、大石泰生、平尾直久、小林浩和、北川宏
    • Organizer
      第41回固体イオニクス討論会
    • Place of Presentation
      北海道大学工学部フロンティア応用科学研究棟(北海道札幌市)
    • Year and Date
      2015-11-25
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] ヨウ化銀ナノ粒子への圧力印加が相転移挙動に及ぼす影響2015

    • Author(s)
      山本貴之、前里光彦、浅川裕太、川口玄太、林幹大、大石泰生、平尾直久、小林浩和、北川宏
    • Organizer
      第66回コロイドおよび界面化学討論会
    • Place of Presentation
      鹿児島大学郡元キャンパス共通教育棟2号館(鹿児島県鹿児島市)
    • Year and Date
      2015-09-10
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] ヨウ化銀量子ドットのX線吸収微細構造解析2015

    • Author(s)
      山本貴之、小林浩和、北川宏
    • Organizer
      XAFS夏の学校2015
    • Place of Presentation
      八王子セミナーハウス(東京都八王子市)
    • Year and Date
      2015-09-07
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 高圧下におけるヨウ化銀ナノ粒子の相挙動とイオン伝導性2015

    • Author(s)
      山本貴之、前里光彦、浅川裕太、川口玄太、大石泰生、平尾直久、小林浩和、北川宏
    • Organizer
      ナノ学会第13回大会
    • Place of Presentation
      東北大学片平キャンパス片平さくらホール(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2015-05-11
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

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Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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