| 研究課題/領域番号 |
21K05242
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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36020:エネルギー関連化学
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| 研究機関 | 名古屋工業大学 |
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研究代表者 |
園山 範之 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50272696)
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| 研究分担者 |
山本 勝宏 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30314082)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2021年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | イオン導電体 / 層状複水酸化物 / ゲル / ゲル形成 / イオン導電率 / 微粒子 / クラスター / 水酸化物イオン導電体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
Mg, Al を含む層状水酸化物である層状複水酸化物(LDH)ナノ粒子のゲルを作成し、その構造とイオン導電性機構を解明することを目的とする。
1.MgAl LDH ゲルの構造解析 Mg-Al の比率を変えて LDH ゲルを作成し、その微細構造を、分光法により明らかにする。
2.LDH ネットワーク構造とイオン伝導機構の解明 LDH の濃度を変化させてゲルを合成する。LDH ナノ粒子ネットワーク構造を 解明する。
3.LDH ナノ粒子を用いた新規固体電解質の開発 得られた LDH ナノ粒子間イオン導電機構を利用した LDH ナノ粒子固体イオン導電体を設計する。
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| 研究成果の概要 |
層状複水酸化物ゲルは、室温かつ空気中で容易に自己形成的に作製できる。X線回折測定結果とラマン測定結果から、LDHゲルはLDH粉体と同じ結晶構造を持つ名の微粒子から構成されていることが分かった。また広域X線吸収微細構造測定から、ゲルは周囲の水を巻き込んだ層状複水酸化物微粒子同志の相互作用によりより形成されていることが明らかになった。
また、複水酸化物ゲルは最大で1.37×10-1 S/cmの高いイオン導電性を示した。これは水酸化物イオンが水と層状複水酸化物微粒子が形成するネットワーク中を高速移動するためと思われる。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
層状複水酸化物（LDH）は、非常に高い水酸化物イオン導電性を示す。そのため、LDHゲルは、リチウムイオン電池の約2倍のエネルギー密度を持つ亜鉛空気二次電池の電解質として用いることが期待される。しかし、リチウム空気二次電池の電解質への応用は現時点では困難であった。今後克服すべき課題として、LDHゲルの物理的強度の改良・界面形成の最適化・セルの構成・充放電時の条件など多くのことを調整する必要がある。
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