| 研究課題/領域番号 |
25248051
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| 研究種目 |
基盤研究(A)
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
菅野 了次 東京工業大学, 大学院総合理工学研究科, 教授 (90135426)
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| 研究分担者 |
川路 均 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 教授 (10214644)
田村 和久 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 副主任研究員 (10360405)
今西 誠之 三重大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (20223331)
平山 雅章 東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 講師 (30531165)
園山 範之 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (50272696)
米村 雅雄 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 特任准教授 (60400602)
鈴木 耕太 東京工業大学, 総合理工学研究科(研究院), 助教 (40708492)
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| 研究期間 (年度) |
2013-10-21 – 2016-03-31
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| キーワード | 電気化学材料 |
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| 研究概要 |
本研究は，次世代蓄電デバイスイス開発のための新たなサイエンスの創成に向け，固体と固体との界面反応の解析と制御を目的とする．電極/固体電解質界面での反応解明を初期の研究の目標として設定し，その成果を界面制御新材料と高性能固体電池創出に展開する．平成25年度は以下の成果を得た．（１）電極/固体電解質界面の構築と評価：反応解析に最適な単結晶積層による電極と固体電解質界面の合成を行い，チタン酸リチウム負極とペロブスカイト型酸化物固体電解質とをエピタキシャル積層することに成功した．電気化学測定，電子顕微鏡観察で評価した結果，界面でカチオン種が相互拡散することで，リチウムイオンが拡散しにくい高抵抗相が形成されることが分かった．界面にルテニウム酸化物を数nm修飾することで，カチオンの相互拡散が抑制され，リチウムイオンが拡散されやすくなることを見出した．これより，空間電荷層形成とその制御が固体固体界面におけるイオン拡散特性に大きく影響することが分かった．（２）界面制御による新材料創成の可能性を探求するため，空間電荷層形成による傾斜構造を有する電極材料の合成，評価を行った．パルスレーザー堆積により，マンガン酸化物膜とコバルト酸化物膜を相互に積層することで傾斜構造の作製を試みた．その結果，傾斜構造を作製するには高温蒸着時における化学反応の制御に課題があることがわかった．26年度以降に界面制御手法の探索を継続するとともに，in-situ測定技術による反応時における固体固体界面反応解析を開始する．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
平成25年度に設定した研究項目は以下のとおりである．(a) 理想界面および実用界面の構築，(b) 実用界面(固体固体)の構築，(c) 理想界面および実用界面を用いた固固界面での反応機構解明，(d) 空間電荷層の構造制御(東工大)，(e) 空間電荷層におけるイオン拡散機構解明，いずれについても計画どおり研究の進捗が得られている．本研究の目的である高速反応が可能で高エネルギー密度を有する全固体電池の創成に向けた基盤的な知見が得られている．
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| 今後の研究の推進方策 |
固体固体界面については，構築，計測ともに困難であるが，25年度成果より，固体固体界面の構築手法を確立されつつあり，界面計測についても前科研費プロジェクトで実施してきた固液界面計測手法が適用可能であることを確認できた．今後，材料種や後処理条件を変えることで様々な界面を構築し，界面組成，構造により応答する電気化学特性を検証することで，固体固体界面の反応を解明することができる．新材料開発については，確立する界面制御手法を基にして，地道な探索を続けていくほかにないが，界面制御により電気化学特性が大きく変化することは見出しており，合成と評価解析をバランスよく実施していくことで実施期間内での新材料創成が期待できる．
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