希土類オキシフッ化物における相転移の起源解明と抑制

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K05077
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 田村 真治 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (80379122)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: フッ化物イオン / 固体電解質 / 希土類

Outline of Annual Research Achievements

本課題研究では、結晶相およびイオン伝導性が未解明であるが、次世代二次電池材料の有望な候補と考えられる希土類オキシフッ化物の基礎的知見を得ることを目的として、結晶相の制御およびイオン伝導性の向上を目指した。
2020年度は、希土類オキシフッ化物の中で比較的容易に合成可能なオキシフッ化ランタン（LaOF）について、酸化ランタンとフッ化ランタンの混合比を変化させることで、OとFの比を意図的に変化させた試料を合成し、その結晶構造と導電率を調べた。量論組成で合成した場合、低温焼成した試料ではα相が、高温焼成した試料ではβ相として得られたことから、試料中のフッ素量が生成相に影響していることが示唆された。一方、O/F比を意図的に変化させた試料においては、組成に従い、生成相が変化したが、幅広い組成の試料においてα相とβ相の間での相転移が確認された。また、この相転移は可逆的な転移であるが、O/F比を変化させることで相転移が抑制でき、O過剰組成ではβ相が、F過剰組成ではα相が安定かされることを明らかにした。
合成した試料の導電率を測定した結果、フッ素量の増加に従い導電率が向上する傾向が認められた。また、α相とβ相の伝導性を比較すると、活性化エネルギーの高いα相は高温側で高いフッ化物イオン伝導性を示し、β相は３００℃以下で高いフッ化物イオン伝導性を示すことが判明した。合成した一連の試料については、間接的ではあるが、フッ化物イオンが伝導していることが明らかになった。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

令和2年4月の研究開始当初から新型コロナウィルス感染症に関する１回目の緊急事態宣言発出により夏ごろまでの大幅な研究停止があった。さらに、その後も継続的な活動制限措置により、当初の予定より大幅な遅延を余儀なくされた。

Strategy for Future Research Activity

コロナ禍による活動制限措置の緩和状況次第ではあるが、実験項目を精査することで効率化を図る。

Causes of Carryover

新型コロナウィルス感染症による研究遅延が理由であり、2021年度以降で研究の進捗を加速させる予定である。それに伴い、前年度未使用額も消化する予定である。