• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

原子論的結晶育成技術から挑むガーネット型混合アニオン固体電解質材料の開発

公募研究

研究領域複合アニオン化合物の創製と新機能
研究課題/領域番号 17H05479
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 理工系
研究機関信州大学

研究代表者

是津 信行  信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (10432519)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード結晶工学 / 結晶成長 / イオン結晶 / 表面・界面物性 / セラミックス / 固体電解質 / 全固体電池
研究実績の概要

平成29年度の成果を基に,ガーネット型固体電解質結晶表面の酸硫化について検討した。具体的には,1. 硫黄源にヘキサンジチオールを用いた単分子膜修飾手法,2. Na2Sフラックスからの再結晶法,3.メカニカルミリング法についてそれぞれ検討した。加えて,第一原理計算による,相安定性の観点から,反応ルート探索を進めた。結果として,すべての手法において,ガーネット型固体電解質結晶表面を酸硫化できる可能性を明らかにした。1で処理した酸硫化表面をもつ,Al0.25Li6.25La3Zr2O12では,酸化物と比較して,焼結後のペレット成型体の相対密度は63 %から87 %に向上した。ペレット破断面のFE-SEM像では,粒子間のネッキング成長においてチオール処理の優位な差が認められた。この結果は,酸硫化表面の形成による表面拡散速度の促進を示唆している。酸硫化表面による効果と推察する。2の手法では,XRD測定から,副相として,La2Zr2O7に帰属されるピークを観測した。Na2Sのモル分率が大きくなるほど,La2Zr2O7に帰属されるピーク強度は増加した。硫黄の固溶限界によりLi6.75La3Zr1.75Nb0.25O12が分解して,La2Zr2O7が生成した可能性が高い。3では,Li6.75La3Zr1.75Nb0.25O12とLi2Sのメカニカルミリングにより,酸硫化表面の形成を試みた。処理後の粉末のXPS-La 3dコアレベルスペクトルから,La-S結合に帰属するピークを検出した。これにより,酸硫化表面の生成を明らかにできた。これらの成果の一部は,現在特許出願準備中である。出願後,速やかに論文投稿する。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (9件) (うち国際共著 1件、 査読あり 9件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 6件、 招待講演 10件) 産業財産権 (3件)

  • [国際共同研究] モンペリエ大学(フランス)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] 香港城市大学(中国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Molecular Dynamics Studies on the Lithium Ion Conduction Behaviors Depending on Tilted Grain Boundaries with various symmetries in Garnet-Type Li7La3Zr2O122020

    • 著者名/発表者名
      H. Shiiba, N. Zettsu, M. Yamashita, H. Onodera, R. Jalem, M. Nakayama, K. Teshima
    • 雑誌名

      The Journal of Physical Chemistry C.

      巻: 0 号: 38 ページ: 21755-21762

    • DOI

      10.1021/acs.jpcc.8b06275

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Impact of trace extrinsic defect formation on the local symmetry transition in spinel LiNi0.5Mn1.5O4-δ and their electrochemical characteristics2018

    • 著者名/発表者名
      Hiromasa Shiiba,Nobuyuki Zettsu, Satoru Kida, Dae-wook Kim, and Katsuya Teshima
    • 雑誌名

      Journal of Materials Chemistry A

      巻: 6 号: 45 ページ: 22749-22757

    • DOI

      10.1039/c8ta07825d

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] One-Dimensional Growth of Li2NiPO4F Single Crystals from Intermediate LiNiPO4 Crystal Surface Using KCl-KI Molten Fluxes2018

    • 著者名/発表者名
      Tetsuya Yamada,Nobuyuki Zettsu, Hye-min Kim, Yuta Hagano, Nobuyuki Handa, Kunio Yubuta, and Katsuya Teshima
    • 雑誌名

      Crystal Growth & Design

      巻: 18 号: 11 ページ: 6777-6785

    • DOI

      10.1021/acs.cgd.8b01031

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thin and dense solid-solid heterojunction formation promoted by crsytal grwoth in flux on a substrate2018

    • 著者名/発表者名
      Nobuyuki Zettsu, Hiromasa Shiiba, Hitoshi Onodera, Kazune Nemoto, Takeshi Kimijima, Kunio Yubuta, Masanobu Nakayama, Katsuya Teshima
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 96 号: 1 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1038/s41598-017-18250-9

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Full picture discovery for mixed-fluorine anion effects on high-voltage spinel lithium nickel manganese oxide cathodes2017

    • 著者名/発表者名
      Kim Dae-wook、Shiiba Hiromasa、Zettsu Nobuyuki、Yamada Tetsuya、Kimijima Takeshi、S?nchez-Santolino Gabriel、Ishikawa Ryo、Ikuhara Yuichi、Teshima Katsuya
    • 雑誌名

      NPG Asia Materials

      巻: 9 号: 7 ページ: e398-e398

    • DOI

      10.1038/am.2017.90

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Intrinsic electrochemical characteristics of one LiNi0.5Mn1.5O4 spinel particle2017

    • 著者名/発表者名
      Kei Nishikawa, Nobuyuki Zettsu, Katsuya Teshima, Kiyoshi Kanamura
    • 雑誌名

      Journal of Electroanalytical Chemistry

      巻: 799 ページ: 468-472

    • DOI

      10.1016/j.jelechem.2017.06.042

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] フラックス法が拓くリチウムイオン二次電池用材料革新2017

    • 著者名/発表者名
      手嶋勝弥,是津信行
    • 雑誌名

      C&I Commun

      巻: 42 ページ: 30-33

    • NAID

      40021626148

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] テンプレートを導入したフラックス法による無機結晶の形態制御育成2017

    • 著者名/発表者名
      山田哲也,鈴木清香,是津信行,手嶋勝弥
    • 雑誌名

      日本結晶成長学会誌

      巻: 42 ページ: 88-95

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] リチウムイオン二次電池の高電圧作動を可能にする電極表面処理技術2017

    • 著者名/発表者名
      手嶋勝弥,是津信行
    • 雑誌名

      車載テクノロジー

      巻: 4 ページ: 41-45

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Space control for Li+ storage and transport in spinel LiNi0.5Mn1.5O4 systems through synergistic effects of dually-incorporated Fvo and CuMn defects2018

    • 著者名/発表者名
      Nobuyuki Zettsu
    • 学会等名
      Hong Kong Symposium of Batteries
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 超空間制御から完全表面創成まで,リチウムイオン電池材料に求められる結晶技術2018

    • 著者名/発表者名
      是津信行
    • 学会等名
      第47回結晶成長国内会議
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 電池材料分野におけるコマンドサーフェス型機能創発2018

    • 著者名/発表者名
      是津信行
    • 学会等名
      表面技術協会第138回講演大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Mixed anion compounds for the promotion of new battery materials chemistry2018

    • 著者名/発表者名
      Nobuyuki Zettsu
    • 学会等名
      IUMRS-ICEM2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Surface oxysulfidation of LiNi0.5Mn1.5O4 single crystals and characterization of their electrochemical properties2018

    • 著者名/発表者名
      Dae-wook Kim, Hiromasa Shiiba, Nobuyuki Zettsu, Katsuya Teshima
    • 学会等名
      第59回電池討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] フラックス法を援用した電池材料革新:超空間制御5Vスピネル結晶2017

    • 著者名/発表者名
      是津信行,手嶋勝弥
    • 学会等名
      第12回日本フラックス成長研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Electrolyte/electrode interface engineering toward advanced Lithium-ion batteries2017

    • 著者名/発表者名
      N. Zettsu, K. Teshima
    • 学会等名
      Surface Treatment and Modification Technology 2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Mixed anion effects on high-voltage spinel manganese cathodes2017

    • 著者名/発表者名
      N. Zettsu, D.W. Kim, H. Shiiba, K. Teshima
    • 学会等名
      The 4th International Symposium on Hybrid Materials and Processing
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 超空間制御5Vスピネル結晶材料の開発2017

    • 著者名/発表者名
      是津信行,手嶋勝弥
    • 学会等名
      電気化学会九州支部・東海支部合同シンポジウム2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Crystal growth of advanced LIB materials in molten fluxes offer a new way for discovering cutting-edge materials2017

    • 著者名/発表者名
      N. Zettsu, K. Teshima
    • 学会等名
      8th International Conference on Electroceramics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 高容量および長サイクル寿命のためのリチウム過剰 5V スピネルの電気化学的性能に及ぼす元素置換効果2017

    • 著者名/発表者名
      是津信行,キムデウク,椎葉寛将,手嶋勝弥
    • 学会等名
      第58回電池討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] カチオン・アニオン空間制御したLiNi0.5Mn1.5O4結晶のフラックス育成とその電気化学特性2017

    • 著者名/発表者名
      是津信行,キムデウク,椎葉寛将,手嶋勝弥
    • 学会等名
      日本セラミックス協会第30回秋季シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Full Picture Discovery for Mixed-Fluorine Anion Effects on High-Voltage Spinel Manganese Cathodes2017

    • 著者名/発表者名
      T. Yamada, N. Zettsu, D. Kim, S. Kaneko, K. Teshima
    • 学会等名
      The 21st International Conference of Solid State Ionics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 複合アニオン化合物結晶材料の創製と新機能2017

    • 著者名/発表者名
      是津信行
    • 学会等名
      第二回複合アニオン公開シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [産業財産権] リチウム複合酸化物,二次電池用電極活物質,二次電池,およびリチウム複合酸化物の製造方法2019

    • 発明者名
      手嶋勝弥,是津信行,キムヘミン
    • 権利者名
      信州大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-069187
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [産業財産権] リチウム複合酸化物、二次電池用電極材料、二次電池及びリチウム複合酸化物の製造方法2018

    • 発明者名
      手嶋勝弥,是津信行,キムデウク,キムヘミン
    • 権利者名
      信州大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-066581
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [産業財産権] リチウム複合酸化物、二次電池用正極活物質及び二次電池2018

    • 発明者名
      手嶋勝弥,是津信行,金大旭,寛将椎葉
    • 権利者名
      信州大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2018-066494
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

URL: 

公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-01-27  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi