Design guideline for electrolyte protection layer for stable operation of solid state ionics devices

• Project/Area Number: 25K01867
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 36020:Energy-related chemistry
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 雨澤 浩史 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (90263136)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 木村 勇太 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (60774081) ; 川合 航右 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (60914950)
• Project Period (FY): 2025-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2025)
• Budget Amount: ¥18,720,000 (Direct Cost: ¥14,400,000、Indirect Cost: ¥4,320,000); Fiscal Year 2027: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2026: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2025: ¥10,660,000 (Direct Cost: ¥8,200,000、Indirect Cost: ¥2,460,000)
• Keywords: 固体イオニクス / 化学ポテンシャル / オペランド計測

Outline of Research at the Start

固体イオン伝導体を電解質に用いる固体イオニクスデバイスでは，両電極における可動化学種の化学ポテンシャル差を駆動力として動作する。しかし，その際に電極間で発生する高電圧を電解質材料が維持するのは困難なことが多く，その不安定性の解決が急務とされている．本研究では，固体イオニクスデバイスの安定動作を実現する対策として，固体イオニクスの理論に基づき設計された保護層を電解質／電極間に導入することを提案する。合わせて，独自に開発されたオペランド計測技術を適用し，固体イオニクスデバイスにおける化学ポテンシャルおよびその分布を実験的に明らかにすることで，提案の有効性を実証する。