| 研究領域 | 蓄電固体デバイスの創成に向けた界面イオンダイナミクスの科学 |
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| 研究課題/領域番号 |
20H05286
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| 研究種目 |
新学術領域研究(研究領域提案型)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 審査区分 |
理工系
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
鈴木 耕太 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (40708492)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2021年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2020年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
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| キーワード | エピタキシャル薄膜 / 全固体電池 / 固体界面 / イオン導電体 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
様々な蓄電固体界面モデルを構築，提供し，A02, A03班との連携によって蓄電固体界面の構造と反応を明らかにする．
A)配向制御した結晶性電極のエピタキシャル電極上へと非晶質電解質を堆積させたモデル界面の構築．
B)配向制御した結晶性電極のエピタキシャル電極上へと結晶電解質を堆積させたモデル界面の構築．
C)項目A, Bによって構築する蓄電固体モデル界面をナノレベルで平滑な状態まで品質向上させ，A02班へと提供する．合成，解析，理論計算の三位一体アプローチにより包括的な蓄電固体界面現象を明らかにし，実電池における界面設計指針を提案する．
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| 研究実績の概要 |
本研究では，薄膜合成法により，固体電池内部の界面反応解析に適した蓄電固体界面モデルを作製し，その解析実施に必要な基盤技術を構築した．
最終年度は，連携研究として，硫化物系固体電解質を採用した薄膜モデル電池の作製と提供を行った．外部機関でエピタキシャル電極／単結晶基板の二層構造を作製し，その表面に1-3 μm厚さの硫化物系固体電解質薄膜をセパレータ－層として堆積させた．作製した薄膜電池は可逆的な充放電反応を示し，任意の電極と硫化物系固体電池からなるモデル界面を提供する連携体制を確立した．また，独自に構築してきた104-Li(Ni,Co,Mn)O2，111-Li4Ti5O12, 001-Li2RuO3, 001-Li2MnO3, 001-TiO2膜と固体電解質膜を組み合わせた，様々なモデル系固体界面に対して，充放電中のその場観察技術を向上させた．放射光X線を用いた表面X線回折による解析では，製膜サイズ規定用のマスク形状，集電体材料の組成や膜厚制御などにより，再現性高く，電気化学特性と界面数nm領域における結晶構造変化の相関解析ができる環境を構築した．また，リチウム濃度変化の検出が可能な中性子反射率法による界面解析では，真空セルの新規設計により，15 x 15 mm2の大面積試料を3サンプル並行して，シームレスに電気化学計測と反射率スペクトルデータを取得できるシステムが完成した．
獲得した界面構造の解析による，実用固体電池の界面設計指針提言までは至らなかったが，多様なモデル系の構築と連携体制，モデル固体界面のその場観測プラットフォームが完成したことは大きな成果である．継続的な界面構築と解析による，固体電池内部，特に重要な固固界面における現象解明が期待できる．
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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