| 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 |
|---|
| 研究課題/領域番号 |
22H04608
|
|---|
| 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 | 東京工業大学 |
|---|
研究代表者 |
池澤 篤憲 東京工業大学, 物質理工学院, 助教 (80824953)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2023年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2022年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
|
|---|
| キーワード | 界面イオン移動 / 固体イオニクス / 4極式セル / 参照電極 / 全固体電池 / 界面イオニクス / 電気化学 / 界面リチウムイオン移動 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
界面におけるイオン移動の電気化学測定においては、4極式セルの利用が有効であることが知られている。しかし、固体｜固体界面におけるイオン移動への適用例はこれまで報告がない。これは、固体電解質に適用可能な参照極が見出されていなかったことに起因している。研究代表者らは、固体電解質に適用可能な参照極として、部分還元したチタン酸リチウムを活物質としたメッシュ型の参照極を開発している。本研究では、部分還元したチタン酸リチウム等を活物質としたメッシュ型参照極を用いて全固体の4極式セルを構築し、電気化学測定を用いて固体｜固体界面におけるリチウムイオン輸送挙動を解析する。
|
| 研究実績の概要 |
本研究では、部分還元したチタン酸リチウム等を活物質としたメッシュ型参照極を用いて全固体の4極式セルを構築し、電気化学測定を用いて固体|固体界面におけるリチウムイオン輸送挙動を解析することを目的としている。 2023年度は、前年度に開発した全固体の4極式セルを用いて、定常状態の硫化物系固体電解質接合界面と、平衡状態の硫化物系固体電解質｜塩化物系固体電解質接合界面における、リチウムイオン輸送の電気化学測定を行った。定常状態における硫化物系固体電解質の接合界面におけるリチウムイオン輸送は、± 5 mVの範囲内でオームの法則に従うことが明らかとなった。一方、それ以上の電圧バイアスではオームの法則からのズレが認められることが明らかとなった。今後はセルの改良等により、このズレが界面イオン輸送の本質的な挙動であるかどうかを明らかにすることが期待される。硫化物系固体電解質｜塩化物系固体電解質接合界面におけるリチウムイオン移動抵抗は、接合時間の増大に応じて増大することが明らかとなった。また、硫化物系固体電解質の接合界面と異なり、それぞれの固体電解質におけるイオン輸送の活性化エネルギーと界面イオン輸送の活性化エネルギーに明確な一致が認められなかった。これらの結果から、硫化物系固体電解質｜塩化物系固体電解質接合界面におけるリチウムイオン移動においては、界面反応相におけるイオン輸送が律速要素となることが強く示唆された。また、塩化物系固体電解質の種類を変えると、抵抗の増大挙動が変化することが明らかとなった。今後界面反応相の分析を推進することで、界面反応速度を定量的に理解することが期待される。本研究成果を1件の国内学会、1件の公開シンポジウムで発表した。
|
| 現在までの達成度 (段落) |
令和5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 |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
|
