Processing for fabrication of multivalent cation conducting ceramics by external field

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02804
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 36010:Inorganic compounds and inorganic materials chemistry-related
• Research Institution: National Institute for Materials Science
• Principal Investigator: SUZUKI Tohru 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, グループリーダー (50267407)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 鈴木 義和 筑波大学, 数理物質系, 准教授 (40357281) ; 田村 真治 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (80379122) ; 小林 清 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 機能性材料研究拠点, 主幹研究員 (90357020)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: イオン伝導体 / 強磁場 / 結晶配向 / 焼結 / 多価イオン

Outline of Final Research Achievements

Development of crystallographic orientation in bulk ceramics is effective in improving their properties and it is important to sophisticate the method to control the orientation. In this research, the method for crystallographic orientation by the strong magnetic field which was developed by the representative investigator was applied to the ion conductive ceramics and we aimed to clarify the effect of crystallographic orientation on the conductivity and improve the ionic conductivity. Especially, we focused on the ceramics whose conductive species is multivalent ions and investigated in detail fabrication of the oriented ionic conductive ceramics and effects on the properties.

Free Research Field

セラミックスプロセス

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

多価カチオンはアルカリイオンに比べると遙かに科学的に安定であり、1価イオンと比較した場合には一度に2倍以上の電荷を輸送出来る。そのため多価カチオン二次電池は、安定でありながらエネルギー密度が大きくなり、特にMg2価イオンを用いる場合には、現在のLiイオンでの安全性や資源的な問題、材料毒性についても克服が可能となる。このイオン伝導体は2次電池における固体電解質としての使用が期待され、無機系固体電解質の使用を可能とすれば、現在問題となっている電解液とMg金属負極との反応による劣化を抑制し、実用化に向けた開発が期待出来る。