| 研究課題/領域番号 |
19H02808
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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36020:エネルギー関連化学
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
平山 雅章 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (30531165)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2021年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
2020年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2019年度: 9,230千円 (直接経費: 7,100千円、間接経費: 2,130千円)
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| キーワード | 光電気化学材料 / インターカレーション / 全固体電池 / リチウムイオン電池 / インターカレーション電極 / リチウム電池 / 電気化学材料 / 光電気化学 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
光励起された半導体電極内に可動イオンが脱挿入される「光イオニクス現象」で動作する光蓄電デバイスの可能性を実証する．これまで，電極/電解液界面で生じる光腐食等の副反応により，十分な光充電特性が得られておらず，現象解析も進んでいない．本研究では，電気化学安定性に優れる固体電解質を用いて全固体型デバイスを構築し，固体固体界面での光イオニクス現象を開拓する．さらに，光イオニクス現象の支配因子を界面構造解析から明らかにすることで，発電および蓄電機能を兼ね備えた物質探索に展開する．
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| 研究成果の概要 |
光/化学エネルギー変換によるエネルギー貯蔵（充電）と化学/電気エネルギー変換によるエネルギー放出（放電）を単一デバイスで動作させることを目指して，全固体光イオニクスデバイスを薄膜合成法により構築した．光電気化学測定および界面構造解析から，光照射によりn型半導体正極からリチウムが脱離することで充電できることを実証した．さらに，光照射で懸念される分解反応も生じず，極めて可逆的に光充電と放電反応が進行した．固体電解質を用いた全固体デバイス化することで，光イオニクス現象をエネルギー貯蔵に利用できる可能性を明らかにした．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
光イオニクス現象の基礎学理を半導体界面科学（光励起，電荷移動，イオン拡散）から構築できたものと考え，固体イオニクスの新領域開拓としての学問的意義が高い．光/化学エネルギーの直接変換による蓄電が可能となれば，「畜電池は電力によって充電される」という常識を覆す新しい電池の誕生が期待できる．社会的な意義としては，エネルギーハーベスティング技術へ展開があり，半導体集積回路と同一基板上に自立電源としての光蓄電デバイスを組み込むことで，IoTデバイスを超小型化させることで，Society 5.0（超スマート社会）の実現に貢献できる．
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