2023 Fiscal Year Annual Research Report
Interface Ionics : Fabrication of model systems and their fundamental ion dynamics
| Project Area | Science on Interfacial Ion Dynamics for Solid State Ionics Devices |
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| Project/Area Number |
19H05813
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
入山 恭寿 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (30335195)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
田中 優実 東京理科大学, 工学部工業化学科, 准教授 (00436619)
獨古 薫 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (70438117)
松井 雅樹 北海道大学, 理学研究院, 教授 (70639210)
大西 剛 国立研究開発法人物質・材料研究機構, エネルギー・環境材料研究拠点, グループリーダー (80345230)
太子 敏則 信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (90397307)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| Keywords | 界面 / 薄膜 / 単結晶 / 全固体電池 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
A01はモデル界面を担当し、1.モデル基盤材料の合成 2.イオン輸送モデル界面の構築とその高速化 3.イオン蓄積モデル界面の構築とその高濃度化の三つの研究項目に取り組んでいる。本年度はイオン輸送モデル界面の高速化、イオン蓄積モデル界面の評価を中心に行った。
イオン輸送モデル界面については、R4年度に引き続きA02の高度計測装置に適した標準電池を多数作製し連携研究を推進した。電極／コート層界面については、電圧印加時のコート層の変質がガス放出と電位窓に相関する知見が得られ、高性能コート層の材料開発指針を得た。また、電極／固体電解質接合時の界面高抵抗トリガーの基礎理論をもとに、化学ポテンシャル制御による超低抵抗界面構築、低温材料合成の技術を開発した。有機／無機界面では、可動イオン（Li+）の活量および有機分子の縦緩和時間が界面抵抗の支配因子になり、高速界面イオン輸送には溶媒やアニオンを弱配位性とすることが重要であることがわかった。体積変化が大きなSi負極については、固体電解質との界面に効果的な界面層をいれることで10mA/cm2に迫る電流密度での充放電が可能となった。
イオン蓄積モデル界面については、R4年度までと同様にLixLa(1-x)/3NbO3 （LLNbO）などの単結晶基板を合成し、それを試料提供して連携研究を推進した。LLNb／Pt系対称セルの電荷蓄積をTSDCで調べた結果、c軸に対する電界印加方向が蓄積電荷量と安定性に関与することがわかった。Li1+xAlxTi2-x(PO4)3 については各種計測への展開には至らなかったが、世界最大の10 mm角サイズの材料開発がすすみ、A02との連携で構造解析まで行った。
以上の成果に関して、学術論文が16件、学会発表が82件（うち招待・基調講演が14件、国際学会が24件）、図書1件、特許7件（取得）の発表を行った。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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