| 研究課題/領域番号 |
22K14470
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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26020:無機材料および物性関連
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
安原 颯 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (20880032)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 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: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2022年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
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| キーワード | リチウムイオン二次電池 / 全固体電池 / エピタキシャル薄膜 / 接合界面 / リチウムイオン電池 / 固体イオン伝導体 / 界面保護層 / 正極 / 負極 / 積層膜 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
非常に高い安全性と優れた充放電特性を兼ね備えた次世代二次電池として、電極と電解質が全て酸化物から構成される全固体リチウムイオン二次電池の実現が切望されている。課題は電極-固体電解質界面にあり、早急に接合界面について実験的に評価する手法の構築が必須である。申請者は薄膜作製での経験と固相反応における知見とを組み合わせることにより、”接合界面 での現象理解”を実現できる本研究を考案した。本研究では、高品質単結晶エピタキシャル薄膜を用いて正極-負極接合界面の積層構造を作製して評価することにより、「1. 接合界面での現象の理解」と、「2. 界面保護層導入による効果の検証」に取り組む。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、同一基板上にエピタキシャル成長可能な２種類の電極活物質を用いて交互積層膜を作製し、接合界面での分解により生じる分解生成物の可視化を行った。LiCoO2とNb2O5の交互積層膜をSrTiO3基板上に堆積させた試料を作製し、その結晶構造評価を行った。その結果、分解生成物としてLiNbO3が析出することを確かめた。また、界面保護層材料としてα-LiAlO2に注目し、α-LiAlO2エピタキシャル薄膜の作製に挑戦した。溶融ターゲットを用いることで、エピタキシャル薄膜が作製できることを見出した。
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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、LiCoO2とNb2O5の交互積層膜を作製し、接合界面における分解生成物の評価を行った。単結晶薄膜の交互積層膜を作製することで、界面極近傍のみに生成する分解生成物についてX線回折にて評価可能とした。単結晶薄膜の交互積層により、接合界面での分解生成物の可視化を可能にするアプローチは広く応用可能であり、特に接合界面の安定性が重要となる固体電解質開発の分野に有用であることが示唆される。また、全固体電池開発に向け、界面保護層材料としてのα-LiAlO2の検討も行い、エピタキシャル薄膜作製手法を確立した。
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