| 研究課題/領域番号 |
19H00828
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分26:材料工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 九州大学 |
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研究代表者 |
林 克郎 九州大学, 工学研究院, 教授 (90397034)
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| 研究分担者 |
長谷川 丈二 名古屋大学, 未来材料・システム研究所, 特任准教授 (60726412)
梶原 浩一 東京都立大学, 都市環境科学研究科, 教授 (90293927)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
40,950千円 (直接経費: 31,500千円、間接経費: 9,450千円)
2022年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
2021年度: 9,620千円 (直接経費: 7,400千円、間接経費: 2,220千円)
2020年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
2019年度: 12,610千円 (直接経費: 9,700千円、間接経費: 2,910千円)
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| キーワード | 全固体電池 / ナトリウム / 固体電解質 / 電極活物質 / 炭素材料 / ガラスセラミックス / テープキャスティング / ナシコン / セラミックス / ガラス / 界面 / 多孔体 / スーパーキャパシタ / イオン伝導 / 微構造制御 / ポリアニオン化合物 / 空気電池 / イオン伝導体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
Naを含む金属ポリアニオン化合物を自在に変換・複合化させ、Na+イオンの高速拡散と吸蔵能を設計・理解するための基盤を確立する。1) 固体電解質との組み合わせで、超高電位・低電位での酸化還元を示す物質の発掘、2)易ガラス形成能とガラス-結晶質の変換を利用した新しい構造形成プロセス、3)多孔体等と組み合わせによる人工的な混合伝導、電荷貯蔵界面の形成、4)ガラス系の焼結助剤などによる、良導電性粒界の構築のための検証、5)全ポリアニオン化物固体二次電池の実現と、その性能向上のための鍵となる知見と技術の確立、および、6)全固体電池の形態を活用し、新機軸を持つ空気電池の実現に展開する。
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| 研究成果の概要 |
可動のNaイオンを内包する固体ポリアニオン化合物を起点として、これら自在に変換・複合化する事による機能性発現の新領域開拓と基盤確立を目指し、「Na故にとは何か、どこまでが可能か？」の課題に取り組んだ。ナシコン系や新規Naイオン固体電解質の探索と特性、電極活物質として期待できる新しいインターカレーション系の開拓、炭素系高比表面積電極材料の開拓と評価、炭素材料とナシコン系材料の複合化による全固体キャパシタへの展開、ガラスセラミック法によるナシコン系電極材料形成と電解質への接合、電極材料と電解質の厚膜形成と界面構築と酸化物系Naイオン全固体電池の作製について成果を得た。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
電池研究分野の動向は、「リチウムイオンからナウイオンへ」「液体から固体電解質へ」という転換期を迎えている。本研究では、複数相のインテグレーション、界面設計によるNaイオン移動と貯蔵の制御、酸化物Naイオン二次電池などの新しい特徴を有する電池の実現に導く為の知見を得た。伝導度や堅固性での優位性や、長年のセラミック加工技術の進歩の観点から、ナシコン系化合物やその誘導体を用いたNaイオン全固体電池の実現への期待を促す結果を得た。テープキャスト法により電極層を作製し、固体電解質層とともに全固体電池に組み込む方法についても考察し、大容量多層積層電池への展望や実現可能性について示した。
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