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負極反応の活性サイト制御による水素化物の全固体Liイオン電池への新展開

Publicly

Project Area3D Active-Site Science
Project/Area Number 17H05216
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Science and Engineering
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

清水 亮太  東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (70611953)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2019-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
Fiscal Year 2018: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Fiscal Year 2017: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
Keywords金属水素化物 / 全固体Li電池 / 電気化学反応活性サイト
Outline of Annual Research Achievements

平成29年度においては、金属水素化物薄膜のエピタキシャル成長と低温物性評価システムの構築をメインに行った。基板を適切に選択することにより、TiH2エピタキシャル薄膜の配向制御を実現し、成長方位に依存した薄膜内水素量の違いと低温における伝導キャリアの符号変化の関係を見出した。この詳細な解析により、TiH2のIntrinsicな伝導キャリアはホール(p型)であると結論付けた。NbHについては、水素量に依存した低温での構造相転移挙動の違いを明らかにし、電気抵抗率の温度ヒステリシスを室温以上の領域にわたって観測することに成功した。こちらも室温以上にわたる温度ヒステリシスは初めての観測結果となる。さらに、YH2のエピタキシャル成長と配向制御も達成し、現在電子輸送特性・光学特性との関連について現在研究を進めている。

また、全固体Li電池への展開として、酸化物系の材料(LiCoO2, Li(Ni,Mn,Co)O2 (正極材料)、LiTi2O4(負極材料))のエピタキシャル薄膜をモデル電極とした全固体Li電池動作に成功した。この中で、薄膜素子作製と電池特性評価プロービングシステムとの間を大気非曝露で搬送するシステムを構築し、上記材料における良好な電池特性や界面抵抗の定量評価を実証した。このシステムを水素化物薄膜へと展開することも可能であり、次年度の水素化物薄膜を用いた全固体Li電池動作につながる成果といえる。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

研究室の引越に伴い、水素化物薄膜装置と全固体Li電池が大気非曝露での接続ができなかったことに起因する。H30年度は大気非曝露での搬送が可能となったため、酸化物・水素化物両面から、元来の目的である「Li電池動作前後における原子配列構造変化」の研究に進む。

Strategy for Future Research Activity

大気非曝露における水素化物薄膜の搬送システムを構築したことから、水素化物薄膜モデル電極を用いて全固体Li電池の動作を実証し、面方位・表面積を規定した界面抵抗の評価を行う予定である。

Report

(1 results)
  • 2017 Annual Research Report

Research Products

(11 results)

All 2018 2017

All Journal Article Presentation

  • [Journal Article] Fabrication of atomically abrupt interfaces of single-phase TiH2 and Al2O32017

    • Author(s)
      Ryota Shimizu, Yuki Sasahara, Hiroyuki Oguchi, Kuniko Yamamoto, Issei Sugiyama, Susumu Shiraki, Shin-ichi Orimo, and Taro Hitosugi
    • Journal Title

      APL Materials

      Volume: 5 Pages: 086102-086102

    • DOI
      10.1063/1.4996984
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Scanning tunnelling spectroscopy of superconductivity on surfaces of LiTi2O4(111) thin films2017

    • Author(s)
      Yoshinori Okada, Yasunobu Ando, Ryota Shimizu, Emi Minamitani, Susumu Shiraki, Satoshi Watanabe, and Taro Hitosugi
    • Journal Title

      Nat. Commun.

      Volume: 8 Pages: 15975-15975

    • DOI
      10.1038/ncomms15975
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] A nonvolatile memory device with very low power consumption based on the switching of a standard electrode potential2017

    • Author(s)
      Issei Sugiyama, Ryota Shimizu, Tohru Suzuki, Kuniko Yamamoto, Hideyuki Kawasoko, Susumu Shiraki, and Taro Hitosugi
    • Journal Title

      APL Materials

      Volume: 5 Pages: 046105-046105

    • DOI
      10.1063/1.4980031
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Self-assembly of very-low height/width aspect-ratio Li3Ni2NbO6 nanodisks embedded in Li3NbO4 epitaxial films2017

    • Author(s)
      H. Kawasoko, R. Shimizu, Y. Takagi, K. Yamamoto, I. Sugiyama, S. Shiraki, T. Hitosugi
    • Journal Title

      Thin Solid Films

      Volume: 621 Pages: 202-202

    • DOI
      10.1016/j.tsf.2016.12.006
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] NbHx (0≦x<1)エピタキシャル薄膜の構造相転移と電子伝導特性2018

    • Author(s)
      笹原 悠輝, 清水 亮太, 小倉 正平, 西尾 和記, 杉山 一生, 大口 裕之, 福谷 克之, 折茂 慎一, 一杉 太郎
    • Organizer
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 反応性マグネトロンスパッタ法を用いたYH2エピタキシャル薄膜の配向制御2018

    • Author(s)
      小松 遊矢, 清水 亮太, 笹原 悠輝, 西尾 和記, 大口 裕之, 折茂 慎一, 一杉 太郎
    • Organizer
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 標準電極電位差を利用した3値記憶素子の作製2018

    • Author(s)
      渡邊 佑紀, 清水 亮太, 西尾 和記, 杉山 一生, リウ ウェイ, 渡邉 聡, 一杉 太郎
    • Organizer
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] LiTi2O4負極材料のエピタキシャル薄膜を利用した全固体Li電池の作製2018

    • Author(s)
      小林 安貴, 西尾 和記, 清水 亮太, 一杉 太郎
    • Organizer
      第65回応用物理学会春季学術講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 核反応分析法を用いた金属水素化物薄膜内の水素量深さ分布解析2017

    • Author(s)
      清水 亮太, 笹原 悠輝, 小倉 正平, 大口 裕之, 折茂 慎一, 福谷 克之, 一杉 太郎
    • Organizer
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] TiH2エピタキシャル薄膜の配向制御と電子輸送特性評価2017

    • Author(s)
      笹原 悠輝, 清水 亮太, 中西 利栄, 杉山 一生, 西尾 和記, 大口 裕之, 折茂 慎一, 一杉 太郎
    • Organizer
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] パルスレーザー堆積法による層状岩塩型LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2エピタキシャル薄膜の合成と配向制御2017

    • Author(s)
      中村 直人, 西尾 和記, 清水 亮太, 杉山 一生, 一杉 太郎
    • Organizer
      第78回応用物理学会秋季学術講演会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2018-12-17  

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