2020 Fiscal Year Research-status Report
高速カチオン伝導アナルサイム巨大結晶の配向化による無粒界低価格固体電解質の創製
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19K22066
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| Research Institution | Kumamoto University |
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Principal Investigator |
松田 元秀 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 教授 (80222305)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
打越 哲郎 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 (90354216)
鈴木 達 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)
橋新 剛 熊本大学, 大学院先端科学研究部(工), 准教授 (20336184)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Keywords | ゼオライト / 配向化 / 固体電解質 / 緻密化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
鉱物資源として知られるゼオライトで世界初となる低価格な新規固体電解質の開発に挑戦する、これが本研究の終局的な狙いである。ゼオライトの中でもアナルサイムは安定相と知られる。その存在は古くから知られるが、イオン伝導性など物理的な特性はあまり明らかにされていない。本研究では、研究代表者の研究グループがごく最近アナルサイムが高い伝導性を示すという知見を見出したことを踏まえ、本年度は以下の二つの項目に関して主に取り組んだ。
（１）単結晶でない限り粒子間に界面は存在するが、試料厚方向に１粒子しか存在しない膜では、イオンの伝導に対して無粒界とみなすことができる。そのようなイオンの伝導方向に対して垂直となる粒子境界を持たない電解質を形成させるには、できるだけ大きな結晶を用いることが望ましいので、巨大結晶合成に注力した、合成はこれまでの事前調査の結果を基に、１か月程度の反応時間をかけて行ったが、～mm程度のサイズからなる結晶を多数得るに至らなかった。所望の大きさまで成長はしていなかったアナルサイム粒子を用いて磁場配向挙動を検討したところ、ランダム体とは異なるXRD回折パターンが得られ、現在磁化容易軸の特定に関して検討を進めている。
（２）固体電解質への応用を想定し、アナルサイムの膜化に取り組んだ。基板には水熱反応下でも高い安定性が期待できるジルコニアを用いた。膜作製条件の最適化を行った結果、厚さ数十ミクロン程度でかつ緻密なアナルサイム膜を得ることができた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
無粒界な組織形成にとって巨大結晶の利用はきわめて重要と考えているが、十分に大きな結晶を数多く得るには至らず、巨大結晶合成に時間を要している。一方、磁場を用いた実験から、無磁場状態とは異なる結果が見られたことから、イオン伝導パスの揃った組織形成の実現を示唆する結果と考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
～mm級の巨大結晶合成を引き続き行いながら、磁場配向性の評価ならびに構造内での導電パスの検討などを行い、イオン伝導パスが膜厚方向に沿った組織を形成させるためのプロセスを検討する。また、これまでに取り組んでいるプロセスによって高速カチオン伝導性発現ゼオライト緻密体の作製と評価を行う計画である。
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| Causes of Carryover |
研究の進捗状況で触れたように、巨大結晶合成に時間を要し、その後に予定している検討の一部が実施し難い状況から、それらの実験で要する物品購入を行っていないことに加え、新型コロナウイルス感染症拡大の影響から、学会参加を通した情報収集や研究分担者との直接的打合せを行えなかったことが関係し、次年度に使用額が生じる結果に繋がった。
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Research Products
(1 results)
