超イオン伝導性メゾスコピック複合材料の開発と応用

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06555189
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 南 努 大阪府立大学, 工学部, 教授 (80081313)
• 研究分担者: 近藤 繁雄 松下電池工業(株), 技術研究所, 室長 ; 棚橋 一郎 松下電気産業(株), 中央研究所, 研究員 ; 町田 信也 甲南大学, 理学部, 講師 (10190381) ; 忠永 清治 大阪府立大学, 工学部, 助手 (90244657) ; 辰巳砂 昌弘 大阪府立大学, 工学部, 助教授 (50137238)
• キーワード: メゾスコピック複合体 / 超イオン伝導体 / 超急冷法 / ゾル・ゲル法 / 微細組織 / エレクトロクロミック素子 / プロトン伝導 / 結晶化速度

研究概要

本研究では、結晶材料と非結晶材料を複合化することによって、両者の特徴を生かした新しいタイプの超イオン伝導材料を創製し、その生成構造やイオン伝導機構を明らかにするとともに、種々の電気科学素子への応用を図ることを目的としている。本年度得られた成果を以下に示す。
1 Agl-Ag_2O-B_2O_3系において、Agl含量が極端に多い組成のガラスを超急冷により作製した。得られたガラスはAgl-richな相とAgl-poorな相の2相から成る不均質ガラスであることがわかった。このガラスは低温においてはα-Agl常温凍結複合体と同様の伝導挙動をとることが明らかになった。
2 バインダーとしてSEBSなどのエラストマーを用い、H_3PO_4をドープした複合ゲルの成形体を作製した。少量のSEBSの添加により、ゴム弾性を示すペレットが得られ、プロトン伝導度も10^<-4>〜10^<-2>Scm^<-1>と高い値を保持した。
3 H_3PO_4をドープした複合シリカゲルの赤外吸収スペクトルを測定したところ、H_2Oの吸着量が多いほど、オルトリン酸に帰属されるピークの強度が増し、それに伴って伝導度も向上した。添加したリン酸はオルトリン酸の状態でゲル中に安定に存在し、プロトン伝導に有利な水素結合のネットワークを形成しているものと思われる。
4 複合ゲルの形成体を電解質とする全固体電気二重層キャパシタの作製を試みた。H_3PO_4をドープした複合ゲルを電解質とした電気二重層キャパシタは、分極性電極に用いた活性炭粉末(ACP)1g当りに換算して、33〜44Fと非常に大きい二重層容量が得られた。

研究成果

• [文献書誌] A.Taniguchi: "Crystallization Kinetics of α-Agl in Agl-Based Silver Orthoborate Glasses" J.Am.Ceram.Soc.78. 460-464 (1995)
• [文献書誌] M.Tatsumisago: "Proton Conduction of Acid/Salt Doped Silica Gels" J.Ceram.Soc.Jpn.103. 189-190 (1995)
• [文献書誌] G.Dalba: "EXAFS Study of the α-Agl Phase Stabilized at Room Temperature in a Glass Matrix" Physica B. 208/209. 383-384 (1995)
• [文献書誌] H.Honjo: "Electrochromic Cell Using Salt-Doped Silica Gel Films as a Solid Electrolytes" J.Mat.Sci.Lett.14. 783-784 (1995)
• [文献書誌] N.Machida: "Mixed Anion Effect of Silver Ion Conducting Glasses in the Systems Agl-Ag_2MoO_4-Ag_3PO_4 and Agl-Ag_2MoO_4-Ag_2PO_<3.5> and Structural Study by 31P MAS-NMR" Solid State Ionics. 79. 273-278 (1995)
• [文献書誌] T.Saito: "Stabilization Process of α-Agl Particles Dispersed in Glass Matrices at Room Temperature" Solid State Ionics. 79. 279-283 (1995)
• [文献書誌] T.Saito: "Microstucture of Superionic Composites Composed of Frozen α-Agl and Agl-Based Glasses Prepared by Rapid Quenching" J.Phys.Chem.99. 10691-10693 (1995)
• [文献書誌] C.Guy: "Small Inhomogeneities in Agl-Silver Borate Glasses and Their Relationship to Sample Composition" Physica B. 213. 493-495 (1995)
• [文献書誌] N.Machida: "The Structure of Agl-Ag_2MoO_4-Ag_2PO_<3.5> Glasses Studied by ^<31>P Magic Angle Spinning(MAS)NMR and Their Silver Ion Conducting Proporties" J.Non-Cryst.Solids. 192/193. 326-329 (1995)
• [文献書誌] T.Saito: "Phase Transformation and Lattice Strain of Alpha-Agl Stabilized in Superionic Glass" J.Electrochem.Soc.143(in press). (1996)
• [文献書誌] M.Tatsumisago: "Microstructure of Superionic Glassy Composites with Stabilized α-Agl" J.Non-Cryst.Solids. (in press). (1996)
• [文献書誌] T.Minami: "Preparation and Characterization of α-Agl Frozen Superionic Glasses" Solid State Ionics. (in press). (1996)
• [文献書誌] T.Saito: "Ionic Conductivities of Rapid Quenched Agl-Ag_2O-B_2O_3 Glasses Containing Large Amounts of Agl" Solid State Ionics,in press. (1996)
• [文献書誌] M.Tatsumisago: "Fabrication of Mesoscopic composites Composed of α-Agl and Agl-Based Superionic Glass" Thermochim.Acta,in press. (1996)