2017 Fiscal Year Research-status Report
高いイオン伝導性を示す新規なカルシウムイオン伝導性固体の開発
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16K05936
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
田村 真治 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (80379122)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | カルシウムイオン / ナシコン型構造 / 固体電解質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成２９年度当初は、平成28年度で得られた(CaxHf1-x)4/4-2xNb(PO4)3よりも高いイオン伝導性が期待できる(CaxZr1-x)4/4-2xNb(PO4)3の単相試料の合成およびそのイオン伝導性の評価を検討したが、前年度と同様の手法では単相試料が得られなかった。
そこで、Zrを含み2価のCaイオンを伝導種とするナシコン型固体電解質が合成できない原因を解明するため、伝導イオン種としてMg, Ni, Ba, Kを用いたナシコン型固体電解質の開発を行った結果、MgおよびKを用いた試料では4価カチオンとしてHf, Zrいずれを用いた場合でもナシコン型構造単相が得られ、Ni, Baを用いた場合にはHfを用いた場合のみナシコン型構造単相が得られることが明らかとなった。それら試料の構造およびイオン伝導性を詳細に比較したところ、イオン半径、価数に共通点はないこと、また単相試料が得られなかった系で見られた不純物相も一致しなかったことから、試料合成における原料カチオン比率や混合状態が単相試料を得るのに重要であるとの知見が得られた。
そこで、原料カチオン比率を変化させた場合の構造的変化を検討した結果、平成２９年度末になりCa(1-x)/2Zr2-xNbx(PO4)3の組成式においてナシコン型単相試料が得られることが明らかとなった。
なお、Ni, K, Baを伝導イオン種とした試料について、そのイオン伝導性を評価した結果、いずれも高いイオン伝導性を示す新規なナシコン型固体電解質であることを明らかにしている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
当初は、前年度より優れたCaイオン伝導体を開発する予定であったが、目的組成の試料が単相で得られず、原因解明のために伝導イオン種を変更した試料を合成した。その結果、目的とするCaイオン伝導体を得るための条件が明らかとなり、次年度の研究進捗に大いに役立つ知見が得られたが、当初の予定が達成できていないため。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成３０年度（３年目）では、平成２９年度末に得られたCa(1-x)/2Zr2-xNbx(PO4)3の組成で試料合成を行い、高いCaイオン伝導性の実現を目指す。
また、主研究対象とはことなるが、同じく平成２９年度の研究において発見した新しいナシコン型固体電解質についても物性測定を行い、ここで得られた知見を活かし、ナシコン型カルシウムイオン伝導体におけるさらなるイオン伝導性の向上を試みる。
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Research Products
(2 results)
