2023 Fiscal Year Annual Research Report
Mechanochemical synthesis for hydride ion conductive materials
Publicly Offered Research
| Project Area | New Materials Science on Nanoscale Structures and Functions of Crystal Defect Cores |
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| Project/Area Number |
22H04514
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| Research Institution | Institute of Physical and Chemical Research |
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Principal Investigator |
小林 玄器 国立研究開発法人理化学研究所, 開拓研究本部, 主任研究員 (30609847)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | メカノケミカル合成 / ヒドリドイオン導電体 / 混合導電体 / 触媒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
蛍石型構造のLaH3-δは、高いヒドリドイオン導電性を示すが、水素欠陥の導入に伴って電子伝導性が発現してしまうため、固体電解質への応用が困難である。これまで、Hの一部をOに置き換えることで電子伝導性の発現を抑えることが試みられ、輸率測定においては電子伝導性が抑えられることが報告されていた。しかし、電池の固体電解質として機能するかどうかは未検証であった。本研究課題では、LaH3-δとSrH2の固溶体をメカノケミカル法によって合成し、電気的陽性なSrの導入によるH-の安定化、ひいてはH-導電性固体電解質としての機能発現を試みた。
LaH3-δの表面に存在する酸化皮膜の影響により、得られた生成物は、僅かに酸素を含む酸水素化物La1-xSrxH3-x-2yOy（0 < x < 0.7, y = 0.15）となり、組成x = 0.1, 0.2, 0.3は10-4 S/cm程度の比較的高い導電率を室温で示した。さらに、La1-xSrxH3-x-2yOyを固体電解質に用い、LaH3-d|La1-xSrxH3-x-2yO2|Tiで構成される全固体型の電池を作製して理論容量まで定電流放電反応をおこなったとこころ、Sr量が0.2以上ではTiを完全にTiH2まで完全に水素化させることに成功した。これは、ヒドリドイオン導電体を用いた電気化学反応で初めてファラデー効率100%を達成した成果である。一方、x = 0.1では電池が短絡したことから、LaH3-δの電子伝導性発現を抑制し、固体電解質として機能させるためには、Srのような電気的陽性なカチオンを少なくとも20%以上固溶させることが必要であるということが確認できた。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Magnetic Properties of Multifunctional 7LiFePO4 under Hydrostatic Pressure2023
Author(s)
Ugne Miniotaite, Ola Kenji Forslund, Elisabetta Nocerino, Frank Elson, Rasmus Palm, Nami Matsubara, Yuqing Ge, Rustem Khasanov, Genki Kobayashi, Yasmine Sassa, Jonas Weissenrieder, Vladimir Pomjakushin, Daniel Andreica, Jun Sugiyama, and Martin Mテ・nsson
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Journal Title
Journal of Physics: Conference Series
Volume: 2642
Pages: 012049-012049
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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[Journal Article] High H- Conductivities along the ab-Planes of La2LiHO3 Epitaxial Thin Films2023
Author(s)
Yuki Sasahara, Takashi Hirose, Masataka Yoshimoto, Naoki Matsui, Shigeru Kobayashi, Hiroki Ubukata, Fumitaka Takeiri, Kota Suzuki, Masaaki Hirayama, Kazunori Nishio, Ryota Shimizu, Ryoji Kanno, Genki Kobayashi, and Taro Hitosugi
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Journal Title
Crystal Growth & Design
Volume: 23
Pages: 7103-7108
DOI
Peer Reviewed
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