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

2023 年度 研究成果報告書

• 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: 19H05812
• 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: 名古屋大学
• 研究代表者: 入山 恭寿 名古屋大学, 工学研究科, 教授 (30335195)
• 研究分担者: 田中 優実 東京理科大学, 工学部工業化学科, 准教授 (00436619) ; 林 晃敏 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (10364027) ; 森 茂生 大阪公立大学, 大学院工学研究科, 教授 (20251613) ; 大久保 將史 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (20453673) ; 喜多條 鮎子 山口大学, 大学院創成科学研究科, 准教授 (50446861) ; 館山 佳尚 国立研究開発法人物質・材料研究機構, エネルギー・環境材料研究拠点, グループリーダー (70354149) ; 獨古 薫 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (70438117) ; 松井 雅樹 北海道大学, 理学研究院, 教授 (70639210) ; 藪内 直明 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (80529488) ; 雨澤 浩史 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (90263136) ; 尾原 幸治 島根大学, 学術研究院機能強化推進学系, 教授 (00625486) ; 高橋 幸生 東北大学, 国際放射光イノベーション・スマート研究センター, 教授 (00415217) ; 中山 将伸 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10401530) ; 本山 宗主 名古屋大学, 工学研究科, 講師 (30705752)
• 研究期間 (年度): 2019-06-28 – 2024-03-31
• キーワード: 界面 / 固体イオニクス / 全固体電池 / 蓄電固体デバイス

研究成果の概要

本領域では、イオンが電荷キャリアに含まれる材料（＝蓄電固体材料）のヘテロ・ホモ接合界面で発現する特異なイオンダイナミクスの機構を解明し、イオンを自在に超高速輸送・高濃度蓄積し得る界面構築のための指導原理を確立する。目的達成に向けて、①モデル界面構築、②高度計測、③計算・データ科学、④機能開拓の４つの研究項目のもと、化学・物理・情報・材料の異分野にわたる研究を融合し、新たな固体界面科学の学理を構築する。この学理は、全固体電池などの蓄電固体デバイスの飛躍的高性能化という社会的インパクトを与えるだけでなく、既存の概念に捉われない新世代イオンデバイスの創成と更なる創造的学問体系への発展に繋がる。

自由記述の分野

エネルギー関連化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本領域がモデルケースの一つで扱う全固体電池の研究領域は世界的にみても国内研究者の活躍がめざましく、我が国に国際的優位性がある。しかし、その研究競争は激化し、優位性が危ぶまれている。この状況を打破するためには、鍵となる蓄電固体材料の界面抵抗の低減と安定化、高エネルギー密度化への界面・バルク材料開発が喫緊の課題である。本領域で構築した学理により全固体電池の界面設計戦略が格段に明確化し、今後、圧倒的速度で高性能化を実現する上で重要な成果が得られた。高性能全固体電池の開発は脱炭素社会の加速にも有用であり、その社会的意義は極めて大きい。