次世代二次電池を目指す新規Mgイオン伝導体の理論計算

• 研究課題/領域番号: 26420694
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 無機材料・物性
• 研究機関: 一般財団法人ファインセラミックスセンター
• 研究代表者: フィッシャー クレイグ 一般財団法人ファインセラミックスセンター, その他部局等, 主任研究員 (80524925)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2016年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2015年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円); 2014年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
• キーワード: カチオン伝導体 / 二次電池 / 電極材料 / 固体電解質 / 理論計算 / 第一原理計算 / 分子動力学法 / Mgイオン伝導体 / Mgイオン二次電池 / イオン伝導体

研究成果の概要

原子スケールのシミュレーションを用いて，様々なMgイオン二次電池用正極・固体電解質の候補材料を対象に，結晶構造やイオン伝導特性の解析を実施した．リチウムイオンおよびナトリウムイオン電池用の開発において関心が高まっている多価陰イオン系材料に注目し，リン酸塩系化合物MgMnPO4F，MgM(PO4)2(M=Mn,Fe)およびMgZr2(PO4)3に加え，ケイ酸塩系化合物MgFeSiO4についての計算を実施し，イオン伝導性やMgイオン拡散機構を明らかにすることができた．また、未だ合成されていない新しいMgイオン含有化合物についても構造と特性を調べ，二次電池候補材料となり得ることを見出した．

研究成果

• [国際共同研究] バース大学(英国)
• [学会発表] Atomic-Scale Modeling of Sodium Ion Battery Cathode Materials (2016)
  • 著者名/発表者名: Craig A.J. Fisher
  • 学会等名: European Materials Research Society Fall Meeting 2016
  • 発表場所: ポーランド、ワルシャワ
  • 年月日: 2016-09-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Atomic-Level Insights into Sodium-Ion Battery Material Na3±xV2(PO4)3 (2016)
  • 著者名/発表者名: Craig A.J. Fisher
  • 学会等名: 3rd EPSRC Energy Materials Symposium
  • 発表場所: イギリス、バース
  • 年月日: 2016-09-08
  • 国際学会
• [学会発表] Atomic-Level Insights into All-Solid-State Lithium Ion Battery Materials (2016)
  • 著者名/発表者名: Craig A.J. Fisher
  • 学会等名: International Union of Materials Research Societies - International Conference on Electronic Materials 2016
  • 発表場所: シンガポール
  • 年月日: 2016-07-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 層状酸化物ポリタイプの第一原理計算 (2015)
  • 著者名/発表者名: クレイグ・フィッシャー、小川貴史、桑原彰秀、森分博紀
  • 学会等名: 第24回日本MRS年次大会
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 2015-12-08
• [学会発表] Atomistic Simulations of Oxide Heterointerfaces (2015)
  • 著者名/発表者名: C.A.J. Fisher, Y. Sugawara, T. Kato, T. Ogawa, A. Kuwabara and H. Moriwake
  • 学会等名: 11th Pacific Rim Conference of Ceramic Societies (PACRIM 11)
  • 発表場所: 韓国、チェジュ島
  • 年月日: 2015-09-03
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Atomic-Level Insights into Sodium-Ion Battery Cathode Material Na3±xV2(PO4)3 (2015)
  • 著者名/発表者名: C.A.J. Fisher, J.M. Clark and M.S. Islam
  • 学会等名: 11th Pacific Rim Conference of Ceramic Societies (PACRIM 11)
  • 発表場所: 韓国、チェジュ島
  • 年月日: 2015-09-03
  • 国際学会
• [学会発表] 第一原理計算および古典分子動力学法による材料解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: クレイグ・フィッシャー
  • 学会等名: ニューガラスフォーラム第一回ガラス科学技術研究会
  • 発表場所: 東京都
  • 年月日: 2015-06-30
  • 招待講演
• [学会発表] Na-Ion Conductivity in Cathode Material Na3V2(PO4)3 (2015)
  • 著者名/発表者名: C.A.J. Fisher, C. Masquelier and M.S. Islam
  • 学会等名: 14th International Conference of the European Ceramic Society (ECERS-14)
  • 発表場所: スペイン、トレド市
  • 年月日: 2015-06-24
  • 国際学会
• [学会発表] Structures and Properties of LiCoO2 Polytypes (2014)
  • 著者名/発表者名: C.A.J. Fisher, T. Ogawa, A. Kuwabara and H. Moriwake
  • 学会等名: 3rd Thomas Young Centre Energy Materials Workshop
  • 発表場所: イギリス、UniversityCollegeLondon
  • 年月日: 2014-09-11
• [学会発表] Probing Interfaces in Lithium Ion Conductors at the Atomic Level (2014)
  • 著者名/発表者名: C.A.J. Fisher, A. Kuwabara, H. Moriwake, X. Gao, S. Zheng, M.S. Islam, H. Oki, K. Kohama and Y. Ikuhara
  • 学会等名: 14th Asian Conference on Solid State Ionics (ACSSI-2014)
  • 発表場所: シンガポール、シンガポール国立大学
  • 年月日: 2014-06-25
  • 招待講演