2023 Fiscal Year Annual Research Report
Integrated Studies on Interface Ionics by Advanced Analytical Techniques
| Project Area | Science on Interfacial Ion Dynamics for Solid State Ionics Devices |
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| Project/Area Number |
19H05814
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
雨澤 浩史 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (90263136)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
桑田 直明 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, 主幹研究員 (00396459)
石黒 志 東北大学, 国際放射光イノベーション・スマート研究センター, 助教 (20752455)
尾原 幸治 島根大学, 学術研究院機能強化推進学系, 教授 (00625486)
森 茂生 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (20251613)
熊谷 明哉 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任研究員 (50568433)
池田 一貴 一般財団法人総合科学研究機構, 中性子科学センター, 研究員 (80451615)
山本 和生 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, 主席研究員 (80466292)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| Keywords | 蓄電固体界面 / 高度計測 / 固体イオニクス |
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| Outline of Annual Research Achievements |
蓄電固体界面では特異なイオン輸送や蓄積特性が観測されており、これらは界面近傍で局所的に生じる様々な物理化学状態の変調・分布が複雑に絡み合って発現すると考えられている。しかしその支配因子は、これまで十分に理解されていなかった。本研究では、蓄電固体界面近傍における各種物理化学状態の変調・分布を実測することを目的とし、様々な最先端計測技術の高度化を行った。また、これらの計測技術を、いくつかの特定の蓄電固体界面に集中的に適用し、多角的な計測を行うと共に、得られた知見を総合的、網羅的に統合することで、蓄電固体界面の物理化学的状態とイオン輸送、蓄積特性の相関を体系的に理解できる新しい学理の構築へと発展させることに取り組んだ。本研究における計測対象として、A01「界面構築」およびA02「機能開拓」から提供された、固体電解質LATP上に成膜したLiCoO2薄膜を蓄電固体界面および硫化物系ガラスセラミックスLiイオン伝導性固体電解質を共通のモデルヘテロおよびホモ界面試料に選定した。ヘテロ界面については、射出射蛍光X線吸収分光、タイコグラフィーX線吸収分光、STEM／電子線ホログラフィー、二次イオン質量分析、電気化学顕微鏡、などによる界面評価をオペランドで実施し、デバイス作動下の電極近傍の固体電解質における化学／電子状態の充放電電圧印加に伴う変調およびその経時変化を明らかにした。一方、ホモ界面については、X線、中性子線、電子線全散乱計測ならびにその二体分布関数解析手法を併用し、非晶・結晶が混在する蓄電固体材料の局所構造評価が可能にすると共に、蓄電固体界面におけるイオン環境と輸送特性の相関を解明した。さらに、これらの現象理解のために、A03「計算・データ科学」の協力のもと、例えば、化学ポテンシャルを基軸とする理論の構築も行った。
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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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[Journal Article] Structure and particle surface analysis of Li2S-P2S5-LiI-type solid electrolytes synthesized by liquid-phase shaking2024
Author(s)
K. Hikima, K. Ogawa, R.F. Indrawan, H. Tsukasaki, S. Hiroi, K. Ohara, K. Ikeda, T. Watanabe, T. Matsunaga, K. Yamamoto, S. Mori, Y. Uchimoto, A. Matsuda
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Journal Title
Journal of Solid State Electrochemistry
Volume: -
Pages: -
Peer Reviewed
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