| 研究課題/領域番号 |
20K05061
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26010:金属材料物性関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
福永 俊晴 京都大学, 複合原子力科学研究所, 名誉教授 (60142072)
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| 研究分担者 |
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)
中村 秀仁 京都大学, 複合原子力科学研究所, 助教 (60443074)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2023年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 中性子散乱 / X線回折 / 原子構造 / イオン伝導 / 電池材料 / MEM解析 / RMC解析 / 熱分析 / BVS解析 / Ｘ線回折 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、充放電下で全固体蓄電池の中性子散乱（回折）実験を行い、電池性能を高めるための「伝導イオンが高速で移動できる固体構造及び固ー固界面構造」を明らかにすることである。第４世代中性子回折装置SPICAや世界トップクラスの装置を活用し、充放電中の固体構造（原子配列）と固ー固界面構造を原子レベルで可視化するとともに、伝導イオンの動きも直接観察する。同時に、歪んだ結晶や非晶質でも伝導イオンの流れを可視化できるBVSイメージング法や、進化させた界面BVSイメージング法を活用し、充放電中の固体内のイオン伝導経路や固ー固界面内イオン伝導経路も可視化し、伝導イオンの時空間流れを明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
J-PARC/MLFの中性子散乱装置群を用いて、全固体電池の充放電中の正極、負極そして固体電解質の原子配列の可視化を目指すとともに、原子レベルの伝導イオン経路の解明とその伝導イオンの動きも直接観察した。研究成果として、特に高いイオン伝導特性を示すBaF2-SnF2系やCaF2-BaF2系フッ化物の固体電解質中のフッ素イオン伝導経路を中性子回折から得られた結晶構造のMEM解析やRMC解析を行い、原子レベルで解明した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
次世代型蓄電池の研究の一環として、フッ化物系全固体電池の研究は社会的意義が大きい。特に、全固体電池に欠かせない固体電解質中のイオン伝導の知識は、新しい固体電解質を見出すための重要な情報であると考えている。高いイオン伝導特性を有する固体電解質の原子構造を解明し、その原子構造内をイオンがどのような経路で移動するかを解明することができれば、さらにイオン伝導特性を持つ固体電解質を開発する糸口が見出せると考えている。それ故、本研究の成果である原子レベルのイオン伝導経路の解明は学術的な意義ばかりでなく、革新的電池開発に向けた社会的意義が大きいものと考える。
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