銀イオン導電性固体-固体接合におけるイオン移動の解明

1998 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10450323
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 小久見 善八 京都大学, 工学研究科, 教授 (60110764)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 安部 武志 京都大学, 工学研究科, 助手 (80291988)
• Keywords: 界面 / 銀イオン伝導体 / イオン相間移動 / インピーダンス

Research Abstract

混合し合わない二つの相を接触させると界面が形成される。この界面を通して起こる電荷の移動は実用的にも極めて重要で興味ある過程である。界面における電子(ホール)の移動はp-n接合やショットキー接合などのへテロ接合として半導体の分野では古くから研究され、その理論も高度に発達している。しかし、イオンの界面移動に関する研究は電池、センサーなどの根元に関係するにも拘わらず、理解されていないのが現状である。そこで、本年度の研究ではイオンの相間輸送現象の内、イオン相間移動のインピーダンスに焦点を当て、銀イオン伝導性固体一固体接合における銀イオンの相間移動をモデルとして取りあげて電気化学的手法を用いて調べた。
銀イオン伝導性固体として、AgI及びAg-β"-Al_2O_3を用いた。これらの銀イオン伝導性電解質を作製し、イオン伝導度の温度依存性をまず交流インピーダンス測定によって調べたところ、過去の報告と良い一致を示した。次にAg-β"-Al_2O_3を溶融AgIに浸漬することで界面を作製し、インピーダンス測定を行った。開回路の状態で測定を行うと円弧が2つ認められた。AgI及びAg-β"-Al_2O_3それぞれ単独のインピーダンス測定の結果からは、円弧が認められなかったことから、低周波数側の円弧はイオンの相間移動に対応するものであることが分かった。更に、分極させた状態でインピーダンス測定を行ったところ、AgIからAg-β"-Al_2O_3及びAg-β"-Al_2O_3からAgIへと分極の方向によって、得られたスペクトルの相違が生じた。このことから、AgI/Ag-β"-Al_2O_3界面に抵抗成分があることが示唆された。