精密な時分割PDF解析と3次元構造構築に基づく硫化物ガラスの液相合成機構の解明

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K05025
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分26020:無機材料および物性関連
• 研究機関: 公益財団法人高輝度光科学研究センター
• 研究代表者: 尾原 幸治 公益財団法人高輝度光科学研究センター, 回折・散乱推進室, 主幹研究員 (00625486)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 時分割PDF解析 / 液相合成 / 硫化物ガラス

研究成果の概要

本研究は、SPring-8の高強度X線を用いた時分割PDF解析によって、硫化物ガラスの液相合成過程の直接観察を試みた。10秒毎のデータ取得にて異なる溶媒における合成反応を確認し、溶液中の錯体構造の安定性と固体電解質生成速度の相関性を明らかにした。液相合成において用いる溶媒によってイオン伝導率が異なり、詳細なPDF解析よりイオン伝導率が高いものほど溶液中で硫化物ガラスも早い段階で形成される傾向にあった。
当該内容は、Physica Status SolidiB誌（2020, Vol. 257, 2070041 ）および、同誌のInside Front CoverPictureにて掲載された。

自由記述の分野

非晶質構造解析

研究成果の学術的意義や社会的意義

電解液を用いない全固体電池の実用化は、硫化物ガラス電解質の開発進捗に依存すると言っても過言ではない。さらに大量合成を目指す上で、液相合成中の合成プロセスの可視化は重要となる。これまで、ガラス構造の評価は合成後が主であり、合成プロセス中の構造に関するその場観察は例がなく、本技術開発研究により、合成溶液中の錯体構造の安定性とガラス電解質生成速度の相関性解明が得られた。これは今後の液相合成による固体電解質開発の重要な指針となり得る。