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量子ビームを利用した充放電下全固体リチウムイオン電池の静的・動的構造の観測

研究課題

研究課題/領域番号 15K06483
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 構造・機能材料
研究機関京都大学

研究代表者

森 一広  京都大学, 原子炉実験所, 准教授 (40362412)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2016年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2015年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
キーワード中性子 / 放射光X線 / 電池材料 / イオン伝導体 / 中性子散乱 / 放射光X線散乱
研究成果の概要

量子ビーム(中性子線および放射光X線)を利用し、全固体リチウムイオン電池、特に固体電解質材料の静的・動的挙動について調べた。電圧印加時の中性子回折データを得るため、専用 セルを作製し、Li7P3S11固体電解質のin-situ中性子回折実験を行った。その結果、電圧印加時において本系の結晶構造が変化しないことがわかった。また、伝導経路可視化技術を用いて、Li2S-GeS2系ガラスおよびLi10GeP2S12固体電解質中のLiイオン伝導経路を可視化した。さらに、Li7P3S11固体電解質を用いて中性子準弾性散乱実験を行い、Liイオン伝導経路内のLiイオンの動きを直接観察することに成功した。

報告書

(4件)
  • 2017 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2016 実施状況報告書
  • 2015 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 6件、 謝辞記載あり 2件) 学会発表 (17件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] 中性子を利用したLi2S-P2S5系リチウムイオン伝導体の構造およびイオン伝導経路の可視化2017

    • 著者名/発表者名
      森一広、米村雅雄、福永俊晴
    • 雑誌名

      日本結晶学会誌

      巻: 59 ページ: 230-237

    • NAID

      130006767761

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 中性子回折によるリチウムイオン伝導ガラスの構造研究2017

    • 著者名/発表者名
      森一広
    • 雑誌名

      まてりあ

      巻: 56 ページ: 443-447

    • NAID

      130006760682

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanical synthesis and structural properties of the fast fluoride-ion conductor PbSnF42017

    • 著者名/発表者名
      F. Fujisaki, K. Mori, M. Yonemura, Y. Ishikawa, T. Kamiyama, T. Otomo, E. Matsubara, T. Fukunaga
    • 雑誌名

      J. Solid State Chem.

      巻: 253 ページ: 287-293

    • DOI

      10.1016/j.jssc.2017.06.007

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Structural origin of massive improvement in Li-ion conductivity on transition from (Li2S)5(GeS2)(P2S5) glass to Li10GeP2S12 crystal2017

    • 著者名/発表者名
      K. Mori, T. Kasai, K. Iwase, F. Fujisaki, Y. Onodera, T. Fukunaga
    • 雑誌名

      Solid State Ionics

      巻: 301 ページ: 163-169

    • DOI

      10.1016/j.ssi.2017.01.023

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] J-PARCで見えたものー大強度パルス中性子源の威力2016

    • 著者名/発表者名
      瀬戸秀紀、高木成幸、海野昌喜、森一広
    • 雑誌名

      月刊「化学」

      巻: 71 ページ: 68-69

    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Direct observation of fast lithium-ion diffusion in a superionic conductor: Li7P3S11 metastable crystal2015

    • 著者名/発表者名
      K. Mori, K. Enjuji, S. Murata, K. Shibata, Y. Kawakita, M. Yonemura, Y. Onodera, T. Fukunaga
    • 雑誌名

      Phys. Rev. Applied

      巻: 4 号: 5

    • DOI

      10.1103/physrevapplied.4.054008

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Three-dimensional structures and lithium-ion conduction pathways of (Li2S)x(GeS2)100–x superionic glasses2015

    • 著者名/発表者名
      K. Mori, K. Furuta, Y. Onodera, K. Iwase, T. Fukunaga
    • 雑誌名

      Solid State Ionics

      巻: 280 ページ: 44-50

    • DOI

      10.1016/j.ssi.2015.08.010

    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 逆モンテカルロモデリングによるPbSnF4のイオン伝導経路の解析2018

    • 著者名/発表者名
      藤﨑布美佳、森一広、福永俊晴、米村雅雄、石川喜久
    • 学会等名
      日本金属学会2018年春期講演大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 中性子準弾性散乱によるLi7P3S11結晶中のLiイオン挙動の直接観測2017

    • 著者名/発表者名
      森一広、柴田薫、川北至信、藤﨑布美佳、福永俊晴
    • 学会等名
      日本金属学会2017年秋期講演大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] メカニカルミリングにより合成したγ-PbSnF4のイオン伝導特性と構造2017

    • 著者名/発表者名
      藤﨑布美佳、森一広、福永俊晴
    • 学会等名
      日本金属学会2017年秋期講演大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] MM-PbSnF4の構造およびFイオン伝導経路2017

    • 著者名/発表者名
      藤﨑布美佳、森一広、福永俊晴、米村雅雄、石川喜久
    • 学会等名
      第43回固体イオニクス討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] F-イオン伝導体PbSnF4の構造とイオン伝導経路2017

    • 著者名/発表者名
      藤﨑布美佳、森一広、福永俊晴、石川喜久、米村雅雄
    • 学会等名
      日本中性子科学会第17回年会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Li2S-GeS2系超イオン伝導ガラスの構造とLiイオン伝導経路2016

    • 著者名/発表者名
      森一広、古田幸三、藤﨑布美佳、福永俊晴
    • 学会等名
      第42回固体イオニクス討論会
    • 発表場所
      名古屋国際会議場
    • 年月日
      2016-12-05
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Li2S-SiS2系超イオン伝導ガラスの構造とLiイオン伝導経路2016

    • 著者名/発表者名
      森一広、高橋佑理子、藤﨑布美佳
    • 学会等名
      日本金属学会2016年秋期講演大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 中性子・放射光全散乱測定によるLi10GeP2S12結晶のイオン伝導経路の解析2016

    • 著者名/発表者名
      藤﨑布美佳、森一広、福永俊晴
    • 学会等名
      日本金属学会2016年秋期講演大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] 電圧印加によるLi7P3S11固体電解質の構造変化2016

    • 著者名/発表者名
      塩野貴大、藤﨑布美佳、森一広
    • 学会等名
      日本金属学会2016年秋期講演大会
    • 発表場所
      大阪大学豊中キャンパス
    • 年月日
      2016-09-21
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
  • [学会発表] Direct observation of fast lithium-ion diffusion in a superionic conductor: Li7P3S11 metastable crystal2016

    • 著者名/発表者名
      K. Mori, T. Fukunaga, K. Shibata, Y. Kawakita
    • 学会等名
      14th International Conference on Applications of Quasielastic Neutron Scattering / 7th Internationl Workshop on Inelastic Neutron Spectrometers (QENS 2016 / WINS 2016)
    • 発表場所
      Potsdam/Berlin, Germany
    • 年月日
      2016-09-05
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Visualization of Conduction Pathways of Li Ions in a Promising Solid Electrolyte: Li7P3S11 Metastable Crystal2016

    • 著者名/発表者名
      K. Mori, T. Fukunaga
    • 学会等名
      The 9th Pacific Rim International Conference on Advanced Materials and Processing (PRICM9)
    • 発表場所
      国立京都国際会館
    • 年月日
      2016-08-01
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Li2S-P2S5系超イオン伝導ガラスのLiイオン安定領域分布とイオン伝導との関係2016

    • 著者名/発表者名
      森一広、延壽寺啓悟、福永俊晴
    • 学会等名
      日本金属学会2016年春期講演大会
    • 発表場所
      東京理科大学葛飾キャンパス
    • 年月日
      2016-03-23
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Li7P3S11超イオン伝導体中のリチウムイオン挙動と伝導経路2015

    • 著者名/発表者名
      森一広、福永俊晴、柴田薫、川北至信、米村雅雄
    • 学会等名
      日本中性子科学会第15回
    • 発表場所
      和光市民文化センター「サンアゼリア」
    • 年月日
      2015-12-10
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 中性子準弾性散乱によるLi7P3S11準安定結晶中のLiイオン挙動の観測2015

    • 著者名/発表者名
      森一広、延壽寺啓悟、村田峻、福永俊晴、柴田薫、川北至信、米村雅雄
    • 学会等名
      第40年固体イオニクス討論会
    • 発表場所
      北海道大学フロンティア応用科学研究棟
    • 年月日
      2015-11-25
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] (Li2S)5(GeS2)(P2S5)ガラス及びLi10GeP2S12結晶の局所構造とイオン伝導経路2015

    • 著者名/発表者名
      森一広、笠井拓矢、小野寺陽平、福永俊晴
    • 学会等名
      日本金属学会2015年秋期講演大会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] 中性子準弾性散乱によるLi7P3S11超イオン伝導体中のLiイオン挙動の観察2015

    • 著者名/発表者名
      村田峻、森一広、延壽寺啓悟、柴田薫、川北至信、米村雅雄、小野寺陽平、福永俊晴
    • 学会等名
      日本金属学会2015年秋期講演大会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [学会発表] Li2S-SiS2超イオン伝導ガラスの構造評価2015

    • 著者名/発表者名
      高橋佑理子、森一広、古田幸三、小野寺陽平、福永俊晴
    • 学会等名
      日本金属学会2015年秋期講演大会
    • 発表場所
      九州大学伊都キャンパス
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実施状況報告書
  • [図書] 全固体電池のイオン伝導性向上技術と材料、製造プロセスの開発、中性子散乱法を用いた超イオン伝導体の中でのリチウムイオン伝導経路の観察(第11章、第8節)2017

    • 著者名/発表者名
      森一広
    • 総ページ数
      11
    • 出版者
      (株)技術情報協会
    • 関連する報告書
      2016 実施状況報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2019-03-29  

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