| 研究課題/領域番号 |
19H02457
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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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 |
小区分26040:構造材料および機能材料関連
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| 研究機関 | 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構 (2021-2022)
京都大学 (2019-2020) |
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研究代表者 |
森 一広 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 教授 (40362412)
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| 研究分担者 |
岩瀬 謙二 茨城大学, 理工学研究科(工学野), 准教授 (00524159)
大場 洋次郎 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 物質科学研究センター, 研究副主幹 (60566793)
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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 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2020年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円)
2019年度: 7,670千円 (直接経費: 5,900千円、間接経費: 1,770千円)
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| キーワード | 蓄電池 / イオン伝導体 / 中性子 / 構造 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、充放電下（オペランド）で全固体蓄電池の中性子散乱（回折）実験を行い、電池性能をフルに引き出すための伝導イオンが高速で移動できるバルクおよび固―固界面構造を明らかにする。本研究の目的を達成するため、大強度陽子加速器施設 物質・生命科学実験施設（J-PARC MLF、茨城県東海村）の最新パルス中性子回折装置SPICA（スピカ）を中心に、同施設の世界トップクラスの中性子準弾性散乱装置、中性子小角散乱装置、中性子反射率・斜入射回折装置を駆使し、充放電中のバルク構造（原子配列）、固―固界面構造およびイオン伝導経路を原子レベルで可視化し、伝導イオンの動きも直接観察する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、大強度陽子加速器施設 物質・生命科学実験施設（J-PARC MLF）で稼働している世界トップクラスの中性子回折装置群と最新鋭の結晶・非晶質構造解析技術を活用し、リチウムイオンおよびフッ化物イオン導電性固体電解質（Li2S-SiS2系ガラス、CaドープCeF3およびBa0.6La0.4F2.4）に関する詳細な原子配列（構造）や予想されるイオン伝導経路の可視化を行なった。加えて、中性子準弾性散乱実験より、電圧印加によるLi7P3S11固体電解質中のリチウムイオン動きの活発化について直接観察を行なった。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
我が国の世界トップクラスの中性子回折・散乱装置群を活用し、本研究で見出すことができた全固体蓄電池で使用する固体電解質材料に関するリチウムイオンおよびフッ化物イオンが動きやすい原子配置、イオン伝導経路およびイオン動きに関する知見は、学術分野におけるイオン伝導メカニズムの解明に大きく貢献すると共に、さらに高性能な蓄電池の開発に向けた設計指針としても役立てることができる。
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