蓄電固体デバイスの創成に向けた界面イオンダイナミクスの科学

総括班

研究領域	蓄電固体デバイスの創成に向けた界面イオンダイナミクスの科学
研究課題/領域番号	19H05812
研究種目	新学術領域研究(研究領域提案型)
配分区分	補助金
審査区分	理工系
研究機関	名古屋大学
研究代表者	入山恭寿名古屋大学, 工学研究科, 教授 (30335195)
研究分担者	田中優実東京理科大学, 工学部工業化学科, 准教授 (00436619) 林晃敏大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (10364027) 森茂生大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (20251613) 大久保將史早稲田大学, 理工学術院, 教授 (20453673) 喜多條鮎子山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (50446861) 館山佳尚国立研究開発法人物質・材料研究機構, エネルギー・環境材料研究拠点, グループリーダー (70354149) 獨古薫横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (70438117) 松井雅樹北海道大学, 理学研究院, 教授 (70639210) 藪内直明横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (80529488) 雨澤浩史東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (90263136) 尾原幸治島根大学, 学術研究院機能強化推進学系, 教授 (00625486) 高橋幸生東北大学, 国際放射光イノベーション・スマート研究センター, 教授 (00415217) 中山将伸名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10401530) 本山宗主名古屋大学, 工学研究科, 講師 (30705752)
研究期間 (年度)	2019-06-28 – 2024-03-31
研究課題ステータス	完了 (2023年度)
配分額 *注記	126,100千円 (直接経費: 97,000千円、間接経費: 29,100千円) 2023年度: 23,530千円 (直接経費: 18,100千円、間接経費: 5,430千円) 2022年度: 28,080千円 (直接経費: 21,600千円、間接経費: 6,480千円) 2021年度: 28,080千円 (直接経費: 21,600千円、間接経費: 6,480千円) 2020年度: 28,080千円 (直接経費: 21,600千円、間接経費: 6,480千円) 2019年度: 18,330千円 (直接経費: 14,100千円、間接経費: 4,230千円)
キーワード	界面 / 固体イオニクス / 全固体電池 / 蓄電固体デバイス / イオニクスデバイス / Interface Ionics / 高度計測 / 計算・データ科学
研究開始時の研究の概要	イオンが電荷キャリアに含まれる材料（＝蓄電固体材料）の界面で発現する特異なイオンダイナミクスの機構を解明し、イオンを自在に超高速輸送・高濃度蓄積し得る界面構築のための指導原理を確立します。A01界面構築（高制御界面）、A02高度計測、A03計算・データ科学、A04機能開拓（ナノ界面）の４つの計画研究のもと、化学・物理・情報・材料の分野を融合し、新たな「蓄電固体界面科学」の学理構築に向けて、本研究は領域の研究支援活動を効率的かつ効果的に行うための運営を中心に領域活動に貢献します。
研究成果の概要	本領域では、イオンが電荷キャリアに含まれる材料（＝蓄電固体材料）のヘテロ・ホモ接合界面で発現する特異なイオンダイナミクスの機構を解明し、イオンを自在に超高速輸送・高濃度蓄積し得る界面構築のための指導原理を確立する。目的達成に向けて、①モデル界面構築、②高度計測、③計算・データ科学、④機能開拓の４つの研究項目のもと、化学・物理・情報・材料の異分野にわたる研究を融合し、新たな固体界面科学の学理を構築する。この学理は、全固体電池などの蓄電固体デバイスの飛躍的高性能化という社会的インパクトを与えるだけでなく、既存の概念に捉われない新世代イオンデバイスの創成と更なる創造的学問体系への発展に繋がる。
研究成果の学術的意義や社会的意義	本領域がモデルケースの一つで扱う全固体電池の研究領域は世界的にみても国内研究者の活躍がめざましく、我が国に国際的優位性がある。しかし、その研究競争は激化し、優位性が危ぶまれている。この状況を打破するためには、鍵となる蓄電固体材料の界面抵抗の低減と安定化、高エネルギー密度化への界面・バルク材料開発が喫緊の課題である。本領域で構築した学理により全固体電池の界面設計戦略が格段に明確化し、今後、圧倒的速度で高性能化を実現する上で重要な成果が得られた。高性能全固体電池の開発は脱炭素社会の加速にも有用であり、その社会的意義は極めて大きい。