大強度パルス中性子によるミリ秒オーダー構造観測技術の開発と蓄電池研究への応用

• 研究課題/領域番号: 24710093
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 量子ビーム科学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 森 一広 京都大学, 原子炉実験所, 准教授 (40362412)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2014年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2013年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2012年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 中性子回折 / 電池材料 / リチウムイオン伝導体 / イオン伝導体 / 蓄電池 / 構造

研究成果の概要

大強度陽子加速器施設／物質生命科学実験施設（J-PARC/MLF）の中性子回折装置を利用して、リチウムイオン電池に関する研究を行うためのミリ秒オーダー構造観測技術及び中性子回折実験用充放電in situセルの開発を行った。また、中性子回折データから電池部材中のリチウムイオン伝導経路を視覚化するための新たな解析手法や中性子準弾性散乱によるリチウムイオンの動的挙動観測を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Visualization of conduction pathways in a lanthanum lithium titanate superionic conductor synthesized by rapid cooling (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Mori, S. Tomihira, K. Iwase, T. Fukunaga
  • 雑誌名: Solid State Ionics 巻: 268 ページ: 76-81
  • DOI: 10.1016/j.ssi.2014.09.030
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 非晶質系リチウムイオン伝導体の構造とイオン伝導経路 (2014)
  • 著者名/発表者名: 森一広、福永俊晴、小野寺陽平
  • 雑誌名: 日本中性子科学会「波紋」 巻: 24 ページ: 267-272
  • NAID: 130007510548
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Novel monolayer shields of a neutron powder diffractometer SPICA at BL09 of J–PARC (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Kawai, M. Yonemura, S. Torii, T. Muroya, K. Mori, T. Fukunaga, K. Okuno, K. Takeda, K. Niita, T. Kamiyama
  • 雑誌名: Progress in Nuclear Science and Technology 巻: 4 ページ: 156-159
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neutron diffraction studies on structural effect for Ni-doping in LiCo1–xNixO2 (2014)
  • 著者名/発表者名: D. S. Adipranoto, T. Ishigaki, A. Hoshikawa, K. Iwase, M. Yonemura, K. Mori, T. Kamiyama, Y. Morii, M. Hayash
  • 雑誌名: Solid State Ionics 巻: 262 ページ: 92-97
  • DOI: 10.1016/j.ssi.2013.11.014
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural origin of ionic conductivity for Li7P3S11 metastable crystal by neutron and X-ray diffrcation (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Onodera, K. Mori, T. Otomo, H. Arai, Y. Uchimoto, Z. Ogumi, T. Fukunaga
  • 雑誌名: J. Phys.: Conference Series 巻: 502 ページ: 012021-012021
  • DOI: 10.1088/1742-6596/502/1/012021
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of SPICA, new dedicated neutron powder diffractometer for battery studies (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Yonemura, K. Mori, T. Kamiyama, T. Fukunaga, S. Torii, M. Nagao, Y. Ishikawa, Y. Onodera, D. S. Adipranoto, H. Arai, Y. Uchimoto, Z. Ogumi
  • 雑誌名: J. Phys.: Conference Series 巻: 502 ページ: 012053-012053
  • DOI: 10.1088/1742-6596/502/1/012053
  • 査読あり
• [雑誌論文] Structural Evidence for High Ionic Conductivity of Li 7P3S11 Metastable Crystal (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Onodera, K. Mori, T. Otomo, M. Sugiyama, and T. Fukunaga
  • 雑誌名: J. Phys. Soc. Jpn. 巻: 81 号: 4 ページ: 44-802
  • DOI: 10.1143/jpsj.81.044802
  • NAID: 210000109506
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reverse Monte Carlo modeling of Li2S-P2S5 superionic conductors (2012)
  • 著者名/発表者名: Y. Onodera, K. Mori, T. Otomo, A. C. Hannon, M. Sugiyama, and T. Fukunaga
  • 雑誌名: J. Phys. 巻: 340 ページ: 12-058
  • DOI: 10.1088/1742-6596/340/1/012058
  • 査読あり
• [学会発表] Li2S-GeS2超イオン伝導ガラスの電気伝導と局所構造 (2015)
  • 著者名/発表者名: 森一広、古田幸三、小野寺陽平、福永俊晴
  • 学会等名: 日本金属学会2015年春期講演大会
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2015-03-18 – 2015-03-20
• [学会発表] メカニカルアロイング法で作製したLi-Ge-P-S系のイオン伝導空間解 (2015)
  • 著者名/発表者名: 笠井拓矢、小野寺陽平、森一広、福永俊晴
  • 学会等名: 第49回京都大学原子炉実験所学術講演会
  • 発表場所: 京都大学原子炉実験所
  • 年月日: 2015-01-28 – 2015-01-29
• [学会発表] 中性子／Ｘ線によるNa-P-S系超イオン伝導体の構造研究 (2015)
  • 著者名/発表者名: 小野寺陽平、中島広志、森一広、福永俊晴
  • 学会等名: 第49回京都大学原子炉実験所学術講演会
  • 発表場所: 京都大学原子炉実験所
  • 年月日: 2015-01-28 – 2015-01-29
• [学会発表] Li2S-GeS2系超イオン伝導ガラスの構造と電気伝導特性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 古田幸三、森一広、小野寺陽平、福永俊晴
  • 学会等名: 第49回京都大学原子炉実験所学術講演会
  • 発表場所: 京都大学原子炉実験所
  • 年月日: 2015-01-28 – 2015-01-29
• [学会発表] Li2S-P2S5系超イオン伝導ガラスのリチウムイオン伝導経路評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 延壽寺啓悟、森一広、市田智晴、小野寺陽平、福永俊晴
  • 学会等名: 第49回京都大学原子炉実験所学術講演会
  • 発表場所: 京都大学原子炉実験所
  • 年月日: 2015-01-28 – 2015-01-29
• [学会発表] 急冷処理を施したLi0.4La0.53TiO3超イオン伝導体中のボトルネック評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 森一広、冨平昌吾、福永俊晴
  • 学会等名: 日本中性子科学会第14回年会
  • 発表場所: 北海道立道民活動センター「かでる２・７」（札幌市）
  • 年月日: 2014-12-11 – 2014-12-12
• [学会発表] 充放電下の電極構造変化の直接観測 - SPICAを用いたin operando 中性子回折の現状 (2014)
  • 著者名/発表者名: 米村雅雄、石川喜久、鳥居周輝、富安亮子、神山崇、Dyah Sulistyanintyas、中貴弘、森島慎、塩谷真也、小松秀行、松永利之、三井昭男、佐藤健児、菅谷英生、下田景士、右京良雄、荒井創、小久見善八、田港聡、平山雅章、菅野了次、北村尚斗、井手本康、内本喜晴、森一広、福永俊晴、小野寺陽平
  • 学会等名: 日本中性子科学会第14回年会
  • 発表場所: 北海道立道民活動センター「かでる２・７」（札幌市）
  • 年月日: 2014-12-11 – 2014-12-12
• [学会発表] 中性子回折によるLi-Ge-P-S系ガラス／結晶のイオン伝導空間解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 笠井拓矢、小野寺陽平、森一広、福永俊晴
  • 学会等名: 日本中性子科学会第14回年会
  • 発表場所: 北海道立道民活動センター「かでる２・７」（札幌市）
  • 年月日: 2014-12-11 – 2014-12-12
• [学会発表] 中性子／Ｘ線によるNa-P-S系超イオン伝導ガラスの構造研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小野寺陽平、中島広志、森一広、福永俊晴、大友季哉
  • 学会等名: 日本中性子科学会第14回年会
  • 発表場所: 北海道立道民活動センター「かでる２・７」（札幌市）
  • 年月日: 2014-12-11 – 2014-12-12
• [学会発表] Li2S-P2S5系超イオン伝導ガラスのリチウムイオン伝導経路評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 延壽寺啓悟、森一広、福永俊晴
  • 学会等名: 日本中性子科学会第14回年会
  • 発表場所: 北海道立道民活動センター「かでる２・７」（札幌市）
  • 年月日: 2014-12-11 – 2014-12-12
• [学会発表] Li2S-GeS2系超イオン伝導ガラスの構造解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 古田幸三、森一広、小野寺陽平、福永俊晴
  • 学会等名: 日本中性子科学会第14回年会
  • 発表場所: 北海道立道民活動センター「かでる２・７」（札幌市）
  • 年月日: 2014-12-11 – 2014-12-12
• [学会発表] 急冷処理を施したLi3xLa2/3-xTiO3超イオン伝導体の伝導経路とボトルネック評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 森一広、冨平昌吾、福永俊晴、Joan Siewenie
  • 学会等名: 第40年固体イオニクス討論会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2014-11-16 – 2014-11-18
• [学会発表] 中性子／Ｘ線回折によるNa-P-S系の構造とイオン伝導特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小野寺陽平、中島広志、森一広、大友季哉、福永俊晴
  • 学会等名: 第40年固体イオニクス討論会
  • 発表場所: 東京工業大学
  • 年月日: 2014-11-16 – 2014-11-18
• [学会発表] 急冷処理を施したLi0.4La0.53TiO3超イオン伝導体中のボトルネックの形状評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 森一広、冨平昌吾、福永俊晴
  • 学会等名: 日本金属学会2014年秋期講演大会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] Li2S-GeS2系超イオン伝導ガラスの構造評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 古田幸三、森一広、小野寺陽平、福永俊晴
  • 学会等名: 日本金属学会2014年秋期講演大会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] Li2S-P2S5系超イオン伝導ガラスのリチウムイオン分布と可動経路 (2014)
  • 著者名/発表者名: 延壽寺啓悟、森一広、市田智晴、小野寺陽平、福永俊晴
  • 学会等名: 日本金属学会2014年秋期講演大会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] Na-P-S系超イオン伝導体におけるイオン伝導空間の解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小野寺陽平、中島広志、森一広、大友季哉、福永俊晴
  • 学会等名: 日本金属学会2014年秋期講演大会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] メカニカルアロイング法で作製したLi-Ge-P-S系超イオン伝導体の構造研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 笠井拓矢、小野寺陽平、森一広、福永俊晴
  • 学会等名: 日本金属学会2014年秋期講演大会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] 非晶質系固体電解質のリチウムイオン伝導経路の視覚化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 森一広、市田智晴、小野寺陽平、福永俊晴
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第27回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 鹿児島大学
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-11
  • 招待講演
• [学会発表] 中性子および放射光Ｘ線回折によるNa-P-S系のイオン伝導空間解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小野寺陽平、中島広志、森一広、福永俊晴
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第27回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 鹿児島大学
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-11
• [学会発表] Local structures and conduction pathways of Li ions for Li3xLa 2/3-xTiO3 synthesized by rapid cooling (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Mori, S. Tomihira, T. Fukunaga, J. Siewenie
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on Science at J-PARC
  • 発表場所: つくば市
  • 年月日: 2014-07-12 – 2014-07-15
• [学会発表] Local structures and electrochemical properties of Li2S-GeS2 superionic glasses (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Furuta, K. Mori, T. Fukunaga, Y. Onodera, T. Otomo
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on Science at J-PARC
  • 発表場所: つくば市
  • 年月日: 2014-07-12 – 2014-07-15
• [学会発表] Structure and conductivity of Na-P-S superionic conducting glasses studied by neutron and X-ray diffraction (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Onodera, H. Nakashima, K. Mori, T. Otomo, T. Fukunaga
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on Science at J-PARC
  • 発表場所: つくば市
  • 年月日: 2014-07-12 – 2014-07-15
• [学会発表] Neutron aided battery analysis: status and prospects (2014)
  • 著者名/発表者名: H. Arai, M. Yonemura, K. Mori, T. Kamiyama, T. Fukunaga, Y. Onodera, A. Mitsui, T. Naka, M. Morishima, H. Sugaya, H. Komatsu, Y. Orikasa, Y. Ishikawa, D. Sulistyanintyas, K. Shimoda, Y. Uchimoto, Z. Ogumi
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on Science at J-PARC
  • 発表場所: つくば市
  • 年月日: 2014-07-12 – 2014-07-15
• [学会発表] Development of in situ technique for battery study using special environment neutron powder diffractometer, SPICA (2014)
  • 著者名/発表者名: M. Yonemura, K. Mori, T. Kamiyama, T. Fukunaga, Y. Ishikawa, S. Torii, R. Tomiyasu, D. Sulistyanintyas, Y. Onodera, A. Mitsui, T. Naka, M. Morishima, H. Sugaya, H. Komatsu, M. Hirayama, R. Kanno, N. Kitamura, Y. Idemoto, K. Shimoda, Y. Ukyo, H. Arai, Y. Uchimoto, Z. Ogumi
  • 学会等名: The 2nd International Symposium on Science at J-PARC
  • 発表場所: つくば市
  • 年月日: 2014-07-12 – 2014-07-15
• [学会発表] Li2S-P2S5系超イオン伝導ガラスのリチウムイオン安定領域の評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 森一広、市田智晴、冨平昌吾、福永俊晴
  • 学会等名: 日本金属学会2014年春期講演大会
  • 発表場所: 東京工業大学（大岡山キャンパス）
• [学会発表] Li2S-P2S5系超イオン伝導ガラスのリチウムイオン可動空間の視覚化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 森一広、市田智晴、冨平昌吾、小野寺陽平、福永俊晴
  • 学会等名: 日本中性子科学会第13回年会
  • 発表場所: さわやかちば県民プラザ（千葉県、柏市）
• [学会発表] 急冷処理を施した7Li3xLa2/3-xTiO3のリチウムイオン可動空間 (2013)
  • 著者名/発表者名: 冨平昌吾、森一広、福永俊晴、Joan Siewenie
  • 学会等名: 日本中性子科学会第13回年会
  • 発表場所: さわやかちば県民プラザ（千葉県、柏市）
• [学会発表] Li2S-P2S5系超イオン伝導ガラスのリチウムイオン可動空間予測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 森一広、市田智晴、冨平昌吾、福永俊晴
  • 学会等名: 第39回固体イオニクス討論会
  • 発表場所: くまもと県民交流館パレラ（熊本県、熊本市）
• [学会発表] Li2S-P2S5系リチウムイオン伝導ガラスのリチウムイオン可動空間の予測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 森一広、福永俊晴、小野寺陽平、市田智晴
  • 学会等名: 日本金属学会 2013年秋期講演大会
  • 発表場所: 金沢大学（角間キャンパス）
• [学会発表] 急冷処理を施したLi3xLa2/3-xTiO3の中距離構造およびLiイオン可動空間の予測 (2013)
  • 著者名/発表者名: 冨平昌吾、森一広、福永俊晴、Joan Siewenie
  • 学会等名: 日本金属学会 2013年秋期講演大会
  • 発表場所: 金沢大学（角間キャンパス）
• [学会発表] 次世代二次電池開発に向けたNa-P-S系固体電解質の構造解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 中島広志、小野寺陽平、森一広、福永俊晴
  • 学会等名: 日本金属学会 2013年秋期講演大会
  • 発表場所: 金沢大学（角間キャンパス）
• [学会発表] 中性子／Ｘ線回折および逆モンテカルロモデリングによるLi-P-S系超イオン伝導体の構造研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 小野寺陽平、森一広、大友季哉、福永俊晴
  • 学会等名: 日本セラミックス協会第26回秋季シンポジウム
  • 発表場所: 信州大学
• [学会発表] 急冷処理を施した7Li3xLa2/3-xTiO3の中距離構造とボトルネックサイズの評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 森一広、福永俊晴、Joan Siewenie、Thomas Proffen
  • 学会等名: 日本金属学会 2013年春期大会
  • 発表場所: 東京理科大
• [学会発表] 中性子回折及び逆モンテカルロモデリングによるLi3xLa2/3-xTiO3の中距離構造の視覚化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 森一広、福永俊晴、Joan Siewenie、Thomas Proffen
  • 学会等名: 日本金属学会 2012年秋期大会
  • 発表場所: 愛媛大
• [学会発表] Li2S-P2S5系リチウムイオン伝導ガラスのLi濃度と局所構造の関係 (2012)
  • 著者名/発表者名: 市田智晴、森一広、福永俊晴、小野寺陽平
  • 学会等名: 日本金属学会 2012年秋期大会
  • 発表場所: 愛媛大
• [学会発表] メカニカルグラインディング処理によるLi10GeP2S12の非晶質化と電気伝導度の変化 (2012)
  • 著者名/発表者名: 又野卓、森一広、福永俊晴、小野寺陽平
  • 学会等名: 日本金属学会 2012年秋期大会
  • 発表場所: 愛媛大
• [学会発表] Li3xLa2/3-xTiO3の中距離構造の視覚化とボトルネックサイズの評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 森一広、福永俊晴、Joan Siewenie、Thomas Proffen
  • 学会等名: 日本中性子科学会 第12回年会
  • 発表場所: 京都大
• [学会発表] Li2S-P2S5系リチウムイオン伝導ガラスの電気伝導特性と局所構造 (2012)
  • 著者名/発表者名: 市田智晴、森一広、小野寺陽平、福永俊晴
  • 学会等名: 日本中性子科学会 第12回年会
  • 発表場所: 京都大
• [学会発表] 中性子散乱による超イオン伝導体の構造に関する研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小野寺陽平、森一広、杉山正明、福永俊晴、大友季哉
  • 学会等名: 日本中性子科学会 第12回年会
  • 発表場所: 京都大