新規固体電解質材料の創製を目指した超イオン伝導体の構造研究

• 研究課題/領域番号: 25870371
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 構造・機能材料; 無機工業材料
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 小野寺 陽平 京都大学, 原子炉実験所, 助教 (20531031)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2014年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2013年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円)
• キーワード: エネルギー材料 / 電池材料 / イオン伝導体 / 中性子散乱 / X線回折 / 逆モンテカルロ法 / 中性子回折

研究成果の概要

高純度不活性ガス雰囲気下で取り扱うことによって合成した高品質な(Na2S)x(P2S5)100-xガラス（x=50, 60, 66.7 70, 75）とNa3PS4準安定結晶について、実験室でイオン伝導特性の評価を行った上で、高輝度放射光施設SPring-8においてX線回折を、大強度陽子加速器施設J-PARC/MLFにおいてパルス中性子回折実験を行った。
世界最高レベルの量子ビーム施設を利用して取得したX線・中性子回折データを相補利用することでガラスおよび準安定結晶の３次元構造を可視化することに成功し、PS4四面体を局所構造とする構造中に形成されたイオン伝導経路について現在解析を進めている。

研究成果

• [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
• [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: 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: 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、東京都
  • 年月日: 2014-11-16 – 2014-11-18
• [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、名古屋市
  • 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、名古屋市
  • 年月日: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [学会発表] 小野寺陽平、森一広、大友季哉、Alex C. Hannon、福永俊晴 (2014)
  • 著者名/発表者名: メカニカルアロイング法によって作製したアモルファスP2S5の構造
  • 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、東京都
• [学会発表] Structural origin of lithium diffusion for Li7P3S11 metastable crystal (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Onodera, K. Mori, T. Otomo, T. Fukunaga
  • 学会等名: International Conference on Neutron Scattering (ICNS2013)
  • 発表場所: Edinburgh, UK
• [学会発表] Local structure and ionic conductivity for Li7P3S11 metastable crystal by neutron and X-ray diffraction (2013)
  • 著者名/発表者名: Y. Onodera, K. Mori, T. Otomo, H. Arai, Y. Uchimoto, Z. Ogumi, T. Fukunaga
  • 学会等名: Light and Particle Beams in Materials Science 2013 (LPBMS 2013)
  • 発表場所: つくば国際会議場，つくば市
• [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: 信州大学長野キャンパス，長野市
• [学会発表] 中性子／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，金沢市