Rational design of chloride-ion transport channels using borate framework

• Project/Area Number: 25K01507
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26020:Inorganic materials and properties-related
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: 辻本 吉廣 国立研究開発法人物質・材料研究機構, ナノアーキテクトニクス材料研究センター, 主幹研究員 (50584075)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 布谷 直義 大阪大学, 大学院工学研究科, 助教 (40715314) ; 設樂 一希 一般財団法人ファインセラミックスセンター, その他部局等, 研究員 (40756805) ; 山浦 一成 国立研究開発法人物質・材料研究機構, ナノアーキテクトニクス材料研究センター, グループリーダー (70391216)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000); Fiscal Year 2027: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000); Fiscal Year 2026: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000); Fiscal Year 2025: ¥10,790,000 (Direct Cost: ¥8,300,000、Indirect Cost: ¥2,490,000)
• Keywords: 酸塩化物 / 塩化物イオン伝導 / ホウ酸塩

Outline of Research at the Start

塩化物イオン固体電解質が、その豊富な資源と低環境負荷に加え、燃料電池ならび高エネルギー密度全固体電池の開発の期待から注目を集めている。室温付近で高いイオン導電率を示す材料が開発されている一方、大気中における湿気・熱的不安定性が問題視されており、安全・安心状況下での作動を理想とするデバイスの実現は困難な状況にある。本研究では、低環境かつ選択的塩化物イオン伝導を可能とする開骨格構造をもつホウ酸塩に注目し、その構造特性を反映したイオン伝導経路を合理的に設計する指針を構築する。実験データと第一原理計算を組み合わせて、イオン伝導機構を解明し、室温～中低温領域で動作可能な高速塩化物イオン伝導体を創出する。