| 研究課題/領域番号 |
20K22558
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| 研究種目 |
研究活動スタート支援
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
0502:無機・錯体化学、分析化学、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 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
乙山 美紗恵 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 研究員 (50880746)
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| 研究期間 (年度) |
2020-09-11 – 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 |
2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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 | 硫化物固体電解質 / ガラス / ガラスセラミックス / 全固体電池 / 全固体リチウム電池 / 耐湿性評価 / イオン伝導体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
硫化物型全固体電池は早期実用化が望まれているが、その全固体電池に用いられている硫化物固体電解質は、高いリチウムイオン導電率を示す一方で、大気にさらすと硫化水素を発生するという課題がある。本研究では、高いリチウムイオン導電率を保持したまま、耐湿性を高めた新規硫化物ガラス電解質の創製を目指す。特に、大気中の水分との反応により生じ得る固体電解質の構造変化とイオン導電率変化に関する系統的検討により、材料設計指針を導きだす。
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| 研究成果の概要 |
硫化物型全固体電池に用いられる硫化物固体電解質は、大気にさらすと硫化水素が発生することが課題である。そこで、硫化水素が発生しづらく、耐湿性が高いとされているLi4SnS4電解質をベースに、各種特性を向上させる材料を添加することで、高耐湿性と高イオン導電率を両立した新規電解質材料を探索した。メカノケミカル処理により作製した、Li4SnS4にLi3PS4およびLiIを添加した材料は、Li4SnS4と同程度の耐湿性で、Li4SnS4よりも高い導電率が得られ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 |
これまでは、耐湿性の高い電解質として、固相合成により作製したLi4SnS4をベースとした結晶材料が多く報告されてきた。Li4SnS4はガラス化しづらいが、各種特性を向上させる材料をメカノケミカル処理により混合させ、多成分化することで、ガラス材料が合成できることを明らかにした。また、硫化物電解質の耐湿性の課題を解決することにより、電解質作製時の環境を厳しく制御する必要がなくなるため、作製コストを低くすることができる。よって、本研究で開発した材料系が全固体電池の実用化に大きく貢献できることが期待される。
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