| 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 |
22H04614
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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 | 豊橋技術科学大学 |
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研究代表者 |
引間 和浩 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50845617)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2023年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2022年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | 全固体リチウムイオン二次電池 / 液相合成 / 硫化物系固体電解質 / 結晶 / 非晶質 / 表面解析 / 全固体電池 / 硫化物固体電解質 / 結晶/非晶質界面 / 結晶構造解析 / 全固体リチウム二次電池 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
全固体Liイオン二次電池は，既存の電池を凌駕する優れた電池特性を発現する。実用化に向けてより高いLiイオン伝導性を持つ固体電解質が必要であるが、更なる導電率向上の可能性がある結晶/非晶質界面の構造制御を目指した研究は行われていない。本研究では、領域内での高度解析や計算科学との連携により界面構造とイオン伝導性の相関を明らかにして、高いLiイオン伝導性を有する硫化物系固体電解質を得ることを目指す。
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| 研究実績の概要 |
本研究では、領域内での高度解析や計算科学との連携により界面構造と電気化学特性の相関を明らかにして、高いLiイオン伝導性などの優れた電気化学特性を有する硫化物系固体電解質を得ることを目的としている。2023年度は、①液相加振法で作製したLi2S-P2S5-LiI系固体電解質の結晶/非晶質界面や粒子表面解析、②溶液法によるLi10GeP2S12固体電解質の合成を行った。
①について、液相加振法で合成したLi7P2S8I固体電解質を、TEM観察によりその局所構造を解析した。また、粒子表面状態をX線光電子分光法、PDF解析、中性子全散乱実験により解析した。その結果、Li7P2S8I固体電解質は、Li4PS4I, LiI, Li10P3S12Iなどのナノ結晶とアモルファス領域で主に構成されており、結晶成分のみではイオン伝導経路を形成せず、アモルファス領域と結晶領域の両方が高いイオン伝導性に寄与していることが分かった。また、液相加振法で合成した試料から検出された有機溶媒由来の表面層は、リチウム負極に対する高い安定性の要因の1つであると推測された。以上より、粒子表面状態を効果的に活用することで、より優れた硫化物固体電解質の開発が可能になることを明らかにした。
②について、過剰の硫黄とアセトニトリル、テトラヒドロフラン、エタノールの混合溶媒を用いた溶液合成法により、最速の合成時間である7.5時間でLi10GeP2S12固体電解質を合成した。1.6×10-3 S cm-1のイオン伝導度を示し、これまでの液相合成した試料の中で最も高いイオン伝導度を示した。本溶液法により、Li10GeP2S12固体電解質を迅速に合成可能であることが分かった。
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| 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。
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| 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。
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