| 研究課題/領域番号 |
23K13823
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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36020:エネルギー関連化学
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| 研究機関 | 山梨大学 |
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研究代表者 |
丸山 祐樹 山梨大学, 大学院総合研究部, 助教 (10782469)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2025年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2024年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2023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 | 単結晶 / リチウムイオン伝導体 / 酸化物 / 溶媒移動浮遊帯域溶融法 / イオン伝導異方性 / 結晶成長 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、層面内の高いイオン伝導度を利用した高性能かつ安全な全固体リチウムイオン二次電池の開発を目指して、層状構造を有するLixLa(1-x)/3Nb1-yTayO3 の単結晶を、溶媒移動浮遊帯域溶融法により育成し、最適な育成条件を明らかにするとともに、組成制御による結晶中 Li 組成とイオン伝導度との相関を明らかにする。また、Seed 育成により結晶方位のそろった単結晶を育成し、イオン伝導度の異方性を明らかにすることで、イオン伝導度を極限まで高めたリチウムイオン伝導体単結晶を創製する。
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| 研究実績の概要 |
層状構造を有するダブルペロブスカイト型酸化物の単結晶を溶媒移動浮遊帯域溶融法により育成し、高イオン伝導度を有するリチウムイオン伝導体酸化物単結晶を創製することを目的としている。
今年度は、LixLa(1-x)/3Nb1-yTayO3(LLNT)の単結晶育成について育成条件を検討した。浮遊帯域溶融(FZ)法を用いて育成雰囲気を検討した。その結果、酸素ガス気流中での育成では、溶融帯から気泡が発生し安定して結晶育成を行うことが困難であった。一方で、窒素ガス気流中またはアルゴンガス気流中での育成では、気泡は発生せず安定して溶融帯を保持でき結晶育成が可能となった。また育成速度は5mm/hで安定して結晶育成が行えた。FZ法で育成した結晶の組成分析をした結果、育成結晶中に目的組成とは異なる組成のLa-(Nb,Ta)-O相が析出していることがわかった。このことより、LLNTは、La-(Nb,Ta)-O相と液相に分解溶融することが本研究で初めて明らかになった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
FZ法を用いて育成雰囲気や育成速度について検討し、窒素またはアルゴンガス気流中で5mm/hの速度で結晶育成が安定した。また、育成結晶の組成分析の結果から、LLNTが分解溶融することがわかった。組成均一な結晶を得るためには詳細な溶媒組成の検討が必要である。
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| 今後の研究の推進方策 |
溶媒を用いてFZ法である溶媒移動浮遊帯域溶融法によりLLNTの結晶育成を行う。特に溶媒組成を詳細に検討することにより、組成均一なLLNT単結晶を育成する。育成した結晶のイオン伝導特性を明らかにする
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