| 研究課題/領域番号 |
21K14422
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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26040:構造材料および機能材料関連
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| 研究機関 | 東京大学 |
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研究代表者 |
川原 一晃 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 助教 (90869570)
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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 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2023年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2022年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2021年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | フッ化物イオン電池 / フッ化物イオン伝導体 / 複塩 / フッ化物複塩 / フルオロアンチモン酸カリウム / 電子顕微鏡 / 全変動正則化 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
フッ化物イオン電池は現行のリチウムイオン電池を凌駕するエネルギー密度を持つと期待されている。しかし、材料のフッ化物イオン伝導度が小さいことに由来する複数の課題があり、室温で1mS/cm以上のフッ化物イオン伝導度を示す材料の開発が望まれている。研究代表者は複数のフッ化物の化合物であるフッ化物複塩、KSbF4を新規に合成し、室温で0.1mS/cmのフッ化物イオン伝導度を示すことを見出ている。本研究では、複塩の構成元素や組成を最適化することで、室温で1mS/cm以上のフッ化物イオン伝導度を示す材料を開発する。またイオン伝導メカニズムの解析により、高速イオン伝導体創出の指針を構築する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、フッ化物イオン電池の室温駆動に向けて、複塩を用いて高いフッ化物イオン伝導度を示す固体材料を創出した。Sbを含むフッ化物複塩を用いることで、室温で10^-4 S/cm以上の高いイオン伝導度を実現できることが分かった。特に、液相でアルカリ金属やハロゲンを添加することで、イオン伝導度を従来材料に比べて1桁以上向上可能であることが分かった。また、固体電解質のフッ化物イオン伝導メカニズムの解明に向けて、フッ化物の原子分解能電子顕微鏡像のノイズ除去手法の開発を行った。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究を通して、Sbを含むフッ化物複塩を用いることで、室温で10^-4 S/cm以上の高いフッ化物イオン伝導度を実現できることが分かった。特に、アルカリ金属やハロゲンの添加により、イオン伝導度を向上可能であることが分かった。本成果はこれまで検討されてこなかったフッ化物複塩がフッ化物イオン電池の室温動作、社会実装を実現する有望な材料候補であることを示している。
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