| 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 |
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| 研究課題/領域番号 |
19H05814
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
雨澤 浩史 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (90263136)
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| 研究分担者 |
桑田 直明 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, 主幹研究員 (00396459)
石黒 志 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, 助教 (20752455)
尾原 幸治 島根大学, 学術研究院機能強化推進学系, 教授 (00625486)
森 茂生 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (20251613)
熊谷 明哉 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 特任研究員 (50568433)
池田 一貴 一般財団法人総合科学研究機構, 中性子科学センター, 研究員 (80451615)
山本 和生 一般財団法人ファインセラミックスセンター, その他部局等, 主席研究員 (80466292)
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)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
371,670千円 (直接経費: 285,900千円、間接経費: 85,770千円)
2023年度: 73,190千円 (直接経費: 56,300千円、間接経費: 16,890千円)
2022年度: 73,190千円 (直接経費: 56,300千円、間接経費: 16,890千円)
2021年度: 69,420千円 (直接経費: 53,400千円、間接経費: 16,020千円)
2020年度: 69,420千円 (直接経費: 53,400千円、間接経費: 16,020千円)
2019年度: 86,450千円 (直接経費: 66,500千円、間接経費: 19,950千円)
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| キーワード | 蓄電固体界面 / 高度計測 / 固体イオニクス / イオン輸送特性 / 蓄電特性 / 最先端計測 / 統合利用 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
蓄電固体材料から構成されるヘテロ/ホモ界面では、バルクとは異なる特異なイオン輸送、蓄積特性が観測されている。これらは、蓄電固体界面近傍で局所的に生じる物理化学状態（イオン濃度・価数、化学ポテンシャル、電位、結晶/非晶質構造、歪など）の変調・分布が複雑に絡み合って発現すると考えられているが、その支配因子はほとんど理解されていない。本研究では、様々な最先端計測技術を結集し、蓄電固体界面近傍における各種物理化学状態の変調・分布を多角的に実測し、これらの知見を総合的、網羅的に融合することで、蓄電固体界面の物理化学的状態と特性を体系的に扱うことのできる新しい学理の構築へと繋げる。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、蓄電固体界面近傍で生じる様々な物理化学状態の変調・分布を、各種計測技術を用いてを多角的に実測し、これらの知見を総合的に融合することで、蓄電固体界面で観測される特異なイオン輸送、蓄積特性を体系的に理解することを目的とした。蓄電固体界面の分析に適した各種計測技術の高度化を図るとともに、これらを領域内で設定した共通のモデルヘテロ界面試料（全固体電池の正極／電解質界面）および共通モデルホモ界面試料（ガラスセラミックス固体電解質内の晶質／非晶質界面）に適用することで、可動成分の化学ポテンシャルを基軸として、物理化学状態の変調およびそれに伴う特異現象の解釈が可能であることを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本新学術領域では、4つの計画班が連携することで、蓄電固体界面での特異なイオン輸送、蓄積特性を体系的に理解できる学理を確立することを目的とし、その中で本研究（計画班A02）は高度計測を担当した。これまで、界面近傍で生じる様々な特性、現象の要因はほとんど理解されていなかったが、本新学術領域研究、本計画研究を通し、それらを明らかにすることができた。蓄電固体界面の特性、現象は、全固体電池などの全固体電気化学デバイスの性能を支配することが知られており、本研究での成果は、これらのデバイスの高性能化、高耐久性化を図る上で、材料選択、構造設計の重要な指針を与えるものであり、学術的意義、社会的意義は高い。
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