2020 Fiscal Year Annual Research Report
Improvement of hydrogen ab/desorption properties of complex hydride on the basis of lithium ion conduction mechanism
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19K15304
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
中川 祐貴 北海道大学, 工学研究院, 助教 (00787153)
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2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 錯体水素化物 / リチウムイオン伝導材料 / 水素貯蔵材料 / 窒化ホウ素 / ボールミリング / 交流インピーダンス法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、錯体水素化物のミリング粉砕および窒化ホウ素(BN)複合化によるリチウムイオン伝導向上機構やその水素吸放出特性を明らかにすることを目的とした。六方晶窒化ホウ素(h-BN)とリチウムアラネート(LiAlH4)、リチウムボロハイドライド(LiBH4)の複合物質をミリングにより作製し、そのリチウムイオン伝導度と水素放出特性について評価を行った。
まず、ミリング処理したLiAlH4のリチウムイオン伝導度を交流インピーダンス法により評価した。LiAlH4を2時間ミリングすることで、未処理時と比べて約400倍イオン伝導度が向上し、2時間以上のミリングを行ってもそれ以上伝導度は向上しなかった。ミリング試料のイオン伝導度の活性化エネルギーは、先行研究の密度汎関数理論のシミュレーションにより導出された活性化エネルギーと類似の値を示し、固体NMRの解析からも錯イオンよりもLiサイトの空孔濃度の増加がイオン伝導向上に寄与することが明らかとなった。
また、LiAlH4とBNと複合化することで、更にイオン伝導度が向上した。特に、予めh-BNだけをミリング粉砕して得た乱層構造のBN (t-BN)とLiAlH4を複合化することで、80℃で超イオン伝導度の10-3 S/cmを達成することができた。ミリング処理したLiAlH4と比べて、活性化エネルギーも低下しており、これは11BのNMRから検出されたLiBH4種の生成により説明することができた。また、LiBH4とt-BNをミリングすることで、室温でのイオン伝導度が向上すること、LiBH4の水素放出速度が向上することも明らかとなった。
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