| 研究課題/領域番号 |
22KJ3013
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| 補助金の研究課題番号 |
21J22054 (2021-2022)
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 (2023)
補助金 (2021-2022) |
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| 応募区分 | 国内 |
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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 | 立命館大学 |
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研究代表者 |
橘 慎太朗 立命館大学, 生命科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| 研究期間 (年度) |
2023-03-08 – 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 |
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2023年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2022年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2021年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
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| キーワード | フッ化硫化物 / 複合アニオン化合物 / フッ化物イオン伝導体 / 固体電解質 / フッ化物イオン電池 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
革新型蓄電池の候補としてフッ化物イオンをキャリアとする全固体二次電池が挙げられる。この電池の実用化へ向けた最大の課題は、高いイオン伝導率と広い電位窓を有したフッ化物イオン伝導体が無い事である。これまでに報告されているフッ化物イオン伝導体は単一アニオンの化合物であり、複合アニオン化合物を用いた報告例はほとんどない。
本研究では、フッ化硫化物群を対象としたフッ化物イオン伝導体の材料設計を行う。フッ化硫化物群は、単一アニオンの化合物では実現できない、新たな結晶構造を形成する。このアニオン制御の効果を用いた固体電解質の材料設計を軸とした材料研究の新たな学理を構築する。
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| 研究実績の概要 |
最終年度では、フッ化硫化物La2+xSr1-xF4+xS2のフッ化物イオン伝導メカニズムを明らかにするとともに、未知フッ化硫化物の探索を行い、新奇な結晶構造を有するフッ化硫化物La2.7Ba6.3F8.7S6がフッ化物イオン伝導体であることを明らかにした。既知相(La2+xSr1-xF4+xS2)と未知相(La2.7Ba6.3F8.7S6)を用いたフッ化硫化物を用いた、フッ化物イオン伝導体の材料設計手法について確立することが出来た。
フッ化物イオン伝導性を明らかにしていたLa2+xSr1-xF4+xS2は、中性子回折およびNMR解析を組み合わせることで、結晶構造中のフッ化物イオンサイトを詳細に精密化することで、フッ化物イオン伝導性向上の支配因子を明らかにした。
未知相La2.7Ba6.3F8.7S6は、BaS-LaF3-BaF2擬三元系相図に対して、固相法を用いた探索を行うことでLa2.7Ba6.3F8.7S6の単相を得ることに成功した。得られた化合物は、元素分析法(ICP発光分光分析法、赤外線吸収法、イオンクロマトグラフィー)、X線回折、中性子回折を用いることで結晶構造解明をすることが出来た。また、La2.7Ba6.3F8.7S6のLaに対してCaを置換したLa2.7-xBa6.3CaxF8.7-xS6 (0 ≦ x ≦ 0.54)は複合アニオン化合物において室温近傍で最大のフッ化物イオン伝導率を有することを明らかにした。
本研究で実施した「フッ化硫化物を用いたフッ化物イオン伝導体の材料研究」は、新規な結晶構造を創出することができ、材料研究の領域が単一アニオン化合物に限られていたフッ化物イオン伝導体に対して新たな道筋を提供することができる。
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