| 研究課題/領域番号 |
23H00225
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
中区分26:材料工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
市坪 哲 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (40324826)
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| 研究分担者 |
岡本 範彦 東北大学, 金属材料研究所, 准教授 (60505692)
河口 智也 東北大学, 金属材料研究所, 助教 (00768103)
李 弘毅 東北大学, 金属材料研究所, 特任助教 (80876706)
下川 航平 東北大学, 学際科学フロンティア研究所, 助教 (30876719)
田中 万也 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究主幹 (60377992)
岡村 浩之 国立研究開発法人日本原子力研究開発機構, 原子力科学研究部門 原子力科学研究所 先端基礎研究センター, 研究副主幹 (30709259)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
中途終了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
47,450千円 (直接経費: 36,500千円、間接経費: 10,950千円)
2023年度: 21,060千円 (直接経費: 16,200千円、間接経費: 4,860千円)
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| キーワード | デュアルキャリア / 多価イオン / 蓄電池 / デントライト / リチウムイオン / 金属負極 / 合金負極 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
多価イオンをキャリアとする蓄電池系の基礎科学は端緒に就いたばかりである．これまで申請者は，デュアルイオンの協奏効果により，正極におけるイオン移動度の上昇機構を確立しつつあり，充電時に問題となる負極におけるデンドライト電析の抑制に成功しつつある．これらの機構を同時に利用し，事実上の最大エネルギー密度を有するメタルアノード・デュアルイオン蓄電池の実現を目指す．本研究では，デュアルイオン効果によるデンドライト抑制機構を利用し，それらのイオンが同時に脱挿入する事を可能にするハイエントロピー正極設計原理を導出し，デュアルイオンが織りなす正極の学理構築を目指す．
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| 研究実績の概要 |
多価イオンをキャリアとする蓄電池系の基礎科学は端緒に就いたばかりである．これまで本研究グループは，デュアルイオンの協奏効果により，正極におけるイオン移動度の上昇機構を確立しつつあり，充電時に問題となる負極におけるデンドライト電析の抑制に成功しつつある．これらの機構を同時に利用し，事実上の最大エネルギー密度を有するメタルアノード・デュアルイオン蓄電池の実現が期待できる．そこで本研究では，デュアルイオン効果によるデンドライト抑制機構を利用し，それらのイオンが同時に脱挿入する事を可能にするハイエントロピー正極設計原理を導出し，デュアルイオンが織りなす正極の学理構築を目指した．本申請研究で明らかにしたい学術的な具体的問題を以下の通り掲げて遂行する予定であった．
・多価イオンの固体内拡散速度の向上に向けて，岩塩構造を酸化物正極のハイエントロピー化の効果を検証する．
・一価イオンと多価イオンのデュアルキャリアによる協奏効果を電気化学的手法と第一原理計算を併用して解明する．
・イオン間の協奏効果が発現する条件を見出し，最終的には室温で多価イオンが可動できる新たな正極材料を見出す．
以上の問題を解決することができれば,高エネルギー密度を有する新しい蓄電池を実現できる可能性は高いと考え,それに必要な装置や物品の購入を選定判別し,研究分担者,連携者と共に環境整備の準備段階にあった.
しかし,基盤Sが採択になったため，この基盤Aをやむなく辞退することになった.実際に基盤Aを遂行するために，少額ながら幾分かの利用を行った物品などは，基盤Sでも利用する事は可能であり，その結果は，基盤Sにつながるものと期待している．
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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