2018 Fiscal Year Annual Research Report
Development of divalent calcium ion conducting solid electrolytes
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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 | 固体電解質 / ナシコン型構造 / カルシウムイオン |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2016年度にNASICON型構造を有する (Ca0.05Hf0.95)40/39Nb(PO4)3が高いCa2+イオン伝導性を示すことを明らかにし、さらに2017年度にナシコン型構造を有する種々の2価イオン伝導体を開発した。これらの結果を踏まえ、2018年度は、Ca(1-x)/2Zr2-xNbx(PO4)3の開発を行った。
Ca(1-x)/2Zr2-xNbx(PO4)3では、x=0.7までナシコン型構造単相試料が得られ、同組成において最も高いCa2+イオン伝導性を示すことが明らかとなった。Cz0.15Zr1.3Nb0.7(PO4)3の導電率は、母体であるCaZr4(PO4)6と比較して600℃で約4500倍であり、2016年度に得られた(Ca0.05Hf0.95)40/39Nb(PO4)3よりも約5倍高いCa2+イオン伝導性を示した。また、Ca2+イオン伝導の活性化エネルギーは46.7 kJ/molであり、(Ca0.05Hf0.95)40/39Nb(PO4)3の55.8 kJ/molよりも低い値であった。これは、(Ca0.05Hf0.95)40/39Nb(PO4)3の耐熱性（焼結温度）が1250℃であるのに対し、Ca(1-x)/2Zr2-xNbx(PO4)3は1300℃で焼結できたこと、および格子体積が大きくなったことから、粒内でのCa2+イオン伝導が容易になったためと考えられる。
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