2023 Fiscal Year Final Research Report

Integrated Studies on Interface Ionics by Advanced Analytical Techniques

Planned Research

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Project Area	Science on Interfacial Ion Dynamics for Solid State Ionics Devices
Project/Area Number	19H05814
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
Allocation Type	Single-year Grants
Review Section	Science and Engineering
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	Amezawa Koji 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (90263136)
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) 高橋幸生東北大学, 国際放射光イノベーション・スマート研究センター, 教授 (00415217)
Project Period (FY)	2019-06-28 – 2024-03-31
Keywords	蓄電固体界面 / 高度計測 / 固体イオニクス
Outline of Final Research Achievements	The aim of this study was to systematically understand the unique ion transport and storage properties observed at the solid-state ionic interface by measuring the modulation and distribution of various physical/chemical states near the interface by using various analytical techniques and integrating these findings. Various advanced measurement techniques are developed for the analysis of the solid-state ionic interface. Common model hetero-interface system (cathode/electrolyte interface in all-solid-state batteries) and a common model homo-interface system (crystalline/amorphous interface in glass-ceramic solid electrolytes) were selected within this research project, and the developed advanced analytical techniques were applied. It was found that the modulation of physical/chemical states and associated unique phenomena observed at the solid-state ionic interface can be well-interpreted by considering the chemical potential of movable components.
Free Research Field	固体イオニクス
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	本新学術領域では、4つの計画班が連携することで、蓄電固体界面での特異なイオン輸送、蓄積特性を体系的に理解できる学理を確立することを目的とし、その中で本研究（計画班A02）は高度計測を担当した。これまで、界面近傍で生じる様々な特性、現象の要因はほとんど理解されていなかったが、本新学術領域研究、本計画研究を通し、それらを明らかにすることができた。蓄電固体界面の特性、現象は、全固体電池などの全固体電気化学デバイスの性能を支配することが知られており、本研究での成果は、これらのデバイスの高性能化、高耐久性化を図る上で、材料選択、構造設計の重要な指針を与えるものであり、学術的意義、社会的意義は高い。