| 研究課題/領域番号 |
19K22239
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分36:無機材料化学、エネルギー関連化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 立命館大学 |
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研究代表者 |
折笠 有基 立命館大学, 生命科学部, 准教授 (20589733)
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| 研究分担者 |
中村 崇司 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (20643232)
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| 研究期間 (年度) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2020年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2019年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)
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| キーワード | 固体電解質 / フッ化物イオン伝導体 / 二次電池 / 全固体電池 / エネルギー / 固体化学 / フッ化物イオン / 複合アニオン / フッ化物 / 材料設計 / 複合アニオン化合物 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
複数種のアニオンを有する新規な無機化合物を合成し、現在のフッ化物イオン伝導率を3桁向上させ、フッ化物アニオンを利用する二次電池実現への道筋を示す。具体的には、骨格を形成する硫化物イオンとカチオンの格子間位置でフッ化物イオンを伝導させる経路を確保して、超高速のフッ化物イオン拡散を実現する。これまで、リチウム、ナトリウムを代表とするカチオンがキャリアーイオンであった二次電池の設計思想が、正反対となる、アニオンをキャリアーとする二次電池の可能性を見いだす。得られた知見により、無機化合物としての新しい基礎学理から、実社会のエネルギー循環に大きく貢献する二次電池の劇的な性能向上が期待できる。
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| 研究成果の概要 |
2種類のアニオン(フッ化物イオンと分極率がより大きい硫化物イオン)を含んだフッ化硫化物群を用いた固体電解質を新たに合成し、そのイオン伝導性の解析を行った。報告されているフッ化硫化物の結晶構造を用いて、スクリーニングを行い、障壁が小さいと推定されるYb3F4S2を初期検討の材料とした。導電特性評価から、イオン伝導の低い活性化エネルギーが実現されることを明らかにした一方で、電子伝導が発現した。Yb3F4S2の電子伝導性を制御するために、カチオン置換を行い、La2SrF4S2の合成を行った。導電特性および電気化学的安定性の評価から、フッ化物イオンをキャリアとする新規固体電解質を見いだした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
フッ化硫化物群がフッ化物イオン伝導体として、大きな潜在性を有している点と、フッ化物イオン伝導の高速化の指針を提示した。複合アニオン化合物の幅広い潜在性を示すだけでなく、新奇なフッ化物イオン伝導体設計への道筋を示す端緒となる重要な知見を見いだした。
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