結晶組成と方位を制御した高リチウムイオン伝導性酸化物単結晶の創製

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20K15377
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分36020:エネルギー関連化学
• 研究機関: 山梨大学
• 研究代表者: 丸山 祐樹 山梨大学, 大学院総合研究部, 助教 (10782469)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 単結晶 / 結晶成長 / チタン酸ランタンリチウム / リチウムイオン伝導体 / 全固体リチウムイオン電池

研究成果の概要

本研究では、層状構造を有するチタン酸ランタンリチウムLa2/3-xLi3xTiO3の単結晶を、溶媒移動浮遊帯域溶融法により育成し、組成制御による結晶中Li組成とイオン伝導度との相関を調べた。x = 0.059 のとき、イオン伝導度は最大で 1.75×10-3 S/cmの値を示し、結晶中のLi濃度が増加するに伴いそのイオン伝導度は低下した。イオン伝導異方性は、σ[100]/σ[001] = 2.5であることを明らかにした。

自由記述の分野

結晶工学、無機材料化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究では、溶媒移動浮遊帯域溶融法により結晶組成と結晶方位を制御したLa2/3-xLi3xTiO3の単結晶を育成することに成功し、イオン伝導度のリチウム濃度依存性およびイオン伝導異方性を調べることで層面内の高いイオン伝導特性を明らかにした。本研究成果により、固体電解質単結晶基板への応用が期待でき、全固体リチウムイオン電池の開発に繋がる。