| 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 |
22H04621
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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 | 九州大学 |
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研究代表者 |
猪石 篤 九州大学, 先導物質化学研究所, 准教授 (10713448)
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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 | 全固体電池 / 水素化物 / その場形成固体電解質 / 固体電解質その場形成負極 / 負極 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
MgH2を活物質とすることで、電極合材中に固体電解質の粉末を含有しなくても充放電が進行することを見出した。生成するLiHのイオン伝導性はそれほど高くないものの、そこをリチウムイオンが伝導して速充放電が可能という結果が得られている。本研究では、充放電時の電極合材中のLiHやMg、炭素の粒子同士の「界面」について、電気化学的手法やその他の解析技術によって評価を行うことで「その場形成固体電解質」を利用した高速充放電機構の原理解明を行う。
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| 研究実績の概要 |
これまでMgH2を活物質とすることで、電極合材中に固体電解質の粉末を含有しなくても充放電が進行することを見出していた。生成するLiHのイオン伝導性はそれほど高くないものの、そこをリチウムイオンが伝導して充放電が可能という結果が得られている。これを「固体電解質その場形成負極」として、全固体電池への適用を検討している。固体電解質その場形成負極のメリットとして、電極合材内の活物質充填量の増加（エネルギー密度向上）、混合均一性の向上、コンバージョン反応の進行しやすさの理解の進展といったことが挙げられる。本研究では、充放電時の電極合材中のLiHやMg、炭素の粒子同士の「界面」について、電気化学的手法やその他の解析技術によって評価を行うことで「その場形成固体電解質」を利用した高速充放電機構の原理解明を行った。本年度は、電極のXPS測定を実施し、MgH2へのリチウム挿入過程では、電解質（セパレーター）側から集電体方向に進むのに対し、その後の脱リチウム過程では集電体側から電解質（セパレーター）側に向かって進行することが明らかとなった。これが電極反応の可逆性の高さを担保していると考えられる。また、TIH2のような電子伝導性の良い活物質ではコンバージョン反応でありながら導電助剤や固体電解質を合材に含まなくても反応が進行し、Cs(BH4)2のようなイオン導電率の高い固体電解質がその場形成する活物質では電極厚みを厚くしても高い利用率で利用できることが分かった。
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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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