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2019 年度 実施状況報告書

単一粒界のイオン導電率計測による伝導機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 18K04708
研究機関長崎大学

研究代表者

山田 博俊  長崎大学, 工学研究科, 准教授 (10359961)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード粒界 / イオン伝導体 / 単一粒界
研究実績の概要

今年度は測定系の構築と試料の作製を実施した。
測定系は,同軸のプローバーを用いて4端子対法による測定が可能である。周波数領域は8 MHz ~ 4 Hzまで対応し,バルク成分と粒界抵抗成分を分離して測定することができる。温度を室温~200°Cの範囲で制御することが可能であり,また顕微鏡下で,固体電解質ペレットの任意の場所に,直径10 ~ 30 μmの金の微小電極を形成する技術を確立した。
上記の測定系の動作を確認するため,微小な粒子からなる固体電解質シートに対してイオン導電率測定を面内および面直方向で行い,バルクでの測定結果と比較した。面直方向の測定結果は,バルクの測定と同様の結果を示した。一方,面内方向の測定結果は,抵抗が大きかった。これは電極間距離に対して,試料の厚さが薄く,電場がひずんだ可能性がある。十分に厚い試料を用いる必要があることが分かった。
また,リチウムイオン伝導体として,ガーネット型Li7La3Zr2O12 (LLZ)の焼結体と単結晶体を入手した。焼結体は,粒径が100 μm以上の粗大粒子で構成されており,上述の測定系において,十分評価できる試料を得た。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

測定系に対しては,システムの構築と結果の妥当性を評価した。試料については,検討に見合う試料を入手した。当初の計画では,今年度中に単一粒界のイオン伝導性測定の実施と初期解析を行う予定であったが,現時点では実施できていない。したがって,進捗は「やや遅れている」と評価した。

今後の研究の推進方策

測定系,試料の両方が整ったので,測定および解析を進めていく。また,試料の結晶方位や粒界の構造解析について,FE-SEMやSTEM-EDSを併用して,イオン伝導性との相関を明らかにする。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (1件) (うち国際共著 1件、 査読あり 1件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 4件、 招待講演 2件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] University of Calgary(カナダ)

    • 国名
      カナダ
    • 外国機関名
      University of Calgary
  • [雑誌論文] The activation entropy for ionic conduction and critical current density for Li charge transfer in novel garnet-type Li6.5La2.9A0.1Zr1.4Ta0.6O12 (A = Ca, Sr, Ba) solid electrolytes2020

    • 著者名/発表者名
      S. Palakkathodi Kammampata, H. Yamada, T. Ito, R. Paul, V. Thangadurai
    • 雑誌名

      J. Mater. Chem. A

      巻: 8 ページ: 2581-2590

    • DOI

      https://doi.org/10.1039/c9ta12193e

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Unusual Temperature Dependent Li-ion Conductivity and Influence of Air Exposure on NASICON-type Solid Electrolyte2019

    • 著者名/発表者名
      H. Yamada, T. Nakamura, E. Magome, T. Ito
    • 学会等名
      2019 Materials Research Society Spring Meeting
    • 国際学会
  • [学会発表] Ion-Conduction Mechanisms of Li3BO3-LiNO3 Composites2019

    • 著者名/発表者名
      H. Yamada, T. Nakamura
    • 学会等名
      ,22nd International Conference on Solid State Ionics
    • 国際学会
  • [学会発表] Low Charge Transfer Resistance and High Critical Current Density with NO Interfacial Layer between Li and Garnet-Type Solid Electrolytes2019

    • 著者名/発表者名
      H. Yamada
    • 学会等名
      2nd World Conference on Solid Electrolytes for Advanced Applications
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Low-Temperature Sintering Process of Garnet-type Solid Electrolytes2019

    • 著者名/発表者名
      H. Yamada
    • 学会等名
      The 13th Pacific Rim Conference of Ceramic Societies
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] Solid Electrolytes for Advanced Applications2019

    • 著者名/発表者名
      R. Hongahally Basappa, H. Yamada
    • 総ページ数
      373
    • 出版者
      Springer
    • ISBN
      978-3-030-31581-8

URL: 

公開日: 2021-01-27  

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