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Fabrication of grain-boundary-free low cost solid electrolyte by orientation of giant analcime crystals with high cation coduction property

Research Project

Project/Area Number 19K22066
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 26:Materials engineering and related fields
Research InstitutionKumamoto University

Principal Investigator

Matsuda Motohide  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (80222305)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 打越 哲郎  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, グループリーダー (90354216)
鈴木 達  国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, グループリーダー (50267407)
橋新 剛  熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (20336184)
Project Period (FY) 2019-06-28 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2020: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Keywordsゼオライト / 固体電解質 / 緻密化 / 配向化
Outline of Research at the Start

本研究では、鉱物資源としても知られるゼオライトをベース材として、低価格な新規固体電解質の開発に挑戦する。クラーク数が上位のSi、Alおよび酸素という身近な元素からなるゼオライトで、各種電池などに応用可能な固体電解質の材料設計が可能になれば、材料原料を輸入に頼る必要もなく、工業的なインパクトは極めて大きい。

Outline of Final Research Achievements

In this research project, we dealt with not only fabrication of grain-boundary-free samples oriented along the direction of ion conduction using giant analcime crystals synthesized by bulk material dissolution method, but also densification and orientation control of versatile X- and A-type zeolites, and then investigated their ion conduction properties as electrolytes. Ion conductivities more than 0.001 S/cm of which the value is desirable for practical applications as electrolytes were obtained above 280°C. This result suggests that a sort of zeolite is applicable to electrochemical devices with operation at elevated temperature.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

資源豊富なSi、Alおよび酸素を主な構成成分とするゼオライトはこれまでに触媒や吸着材などとして様々な分野で広く利用されているが、固体電解質としての応用は未開拓な分野である。ゼオライトのバルク体による本研究の実施により応用上望まれる0.001 S/cm以上の導電率が温度280℃以上で観測されたことは、ゼオライトにとっては新しい応用分野となる高温作動電気化学デバイスへの展開が示唆されたことに繋がり、その成果は意義深いといえる。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2022 2020 2019

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (13 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] Enhanced sodium ion conduction of highly dense bulk zeolite X prepared by hydrothermal hot-pressing2022

    • Author(s)
      T. Fuiii, M. Yoshida, R. Yoshino, M. Matsuda
    • Journal Title

      Journal of the European Ceramic Society

      Volume: 42 Issue: 8 Pages: 3510-3514

    • DOI

      10.1016/j.jeurceramsoc.2022.02.050

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      2021 Annual Research Report
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    • Author(s)
      藤井拓海、永井杏奈、松田元秀
    • Organizer
      第60回セラミックス基礎科学討論
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      第60回セラミックス基礎科学討論会
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      植村祐太、松田元秀
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    • Inventor(s)
      松田元秀、連川貞弘、田畑友望
    • Industrial Property Rights Holder
      松田元秀、連川貞弘、田畑友望
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2020-159086
    • Filing Date
      2020
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  • [Patent(Industrial Property Rights)] 高イオン伝導性発現ゼオライト緻密体の作製2019

    • Inventor(s)
      松田元秀、吉野諒一、吉田萌貴
    • Industrial Property Rights Holder
      松田元秀、吉野諒一、吉田萌貴
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2019-239487
    • Filing Date
      2019
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      2019 Research-status Report

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Published: 2019-07-04   Modified: 2023-01-30  

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