| 研究課題/領域番号 |
20K15377
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 山梨大学 |
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研究代表者 |
丸山 祐樹 山梨大学, 大学院総合研究部, 助教 (10782469)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 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 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 単結晶 / 結晶成長 / チタン酸ランタンリチウム / リチウムイオン伝導体 / 全固体リチウムイオン電池 / 酸化物 / バルク単結晶育成 / TSFZ法 / イオン伝導異方性 / ニオブ酸ランタンリチウム / タンタル酸ランタンリチウム |
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| 研究開始時の研究の概要 |
高性能化した次世代二次電池の開発要求が高まる中、本研究では、層面内の高いイオン伝導度を利用した高性能かつ安全な全単結晶二次電池の開発を目指して、層状構造を有するダブルペロブスカイト型酸化物の単結晶を、溶媒移動浮遊帯域溶融法により育成し、組成制御による結晶中Li組成とイオン伝導度との相関を明らかにすることにより、層面内の高いイオン伝導経路を有するリチウムイオン伝導体酸化物単結晶を開発する。さらに、Seed 育成により結晶方位のそろったクラックのない高品質単結晶を育成し、イオン伝導度の異方性を明らかにするとともに、イオン伝導度を極限まで高めたリチウムイオン伝導体単結晶を創製する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、層状構造を有するチタン酸ランタンリチウムLa2/3-xLi3xTiO3の単結晶を、溶媒移動浮遊帯域溶融法により育成し、組成制御による結晶中Li組成とイオン伝導度との相関を調べた。x = 0.059 のとき、イオン伝導度は最大で 1.75×10-3 S/cmの値を示し、結晶中のLi濃度が増加するに伴いそのイオン伝導度は低下した。イオン伝導異方性は、σ[100]/σ[001] = 2.5であることを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、溶媒移動浮遊帯域溶融法により結晶組成と結晶方位を制御したLa2/3-xLi3xTiO3の単結晶を育成することに成功し、イオン伝導度のリチウム濃度依存性およびイオン伝導異方性を調べることで層面内の高いイオン伝導特性を明らかにした。本研究成果により、固体電解質単結晶基板への応用が期待でき、全固体リチウムイオン電池の開発に繋がる。
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