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本研究では、部分還元したチタン酸リチウム等を活物質としたメッシュ型参照極を用いて全固体の4極式セルを構築し、電気化学測定を用いて固体|固体界面におけるリチウムイオン輸送挙動を解析することを目的としている。 2023年度は、前年度に開発した全固体の4極式セルを用いて、定常状態の硫化物系固体電解質接合界面と、平衡状態の硫化物系固体電解質｜塩化物系固体電解質接合界面における、リチウムイオン輸送の電気化学測定を行った。定常状態における硫化物系固体電解質の接合界面におけるリチウムイオン輸送は、± 5 mVの範囲内でオームの法則に従うことが明らかとなった。一方、それ以上の電圧バイアスではオームの法則からのズレが認められることが明らかとなった。今後はセルの改良等により、このズレが界面イオン輸送の本質的な挙動であるかどうかを明らかにすることが期待される。硫化物系固体電解質｜塩化物系固体電解質接合界面におけるリチウムイオン移動抵抗は、接合時間の増大に応じて増大することが明らかとなった。また、硫化物系固体電解質の接合界面と異なり、それぞれの固体電解質におけるイオン輸送の活性化エネルギーと界面イオン輸送の活性化エネルギーに明確な一致が認められなかった。これらの結果から、硫化物系固体電解質｜塩化物系固体電解質接合界面におけるリチウムイオン移動においては、界面反応相におけるイオン輸送が律速要素となることが強く示唆された。また、塩化物系固体電解質の種類を変えると、抵抗の増大挙動が変化することが明らかとなった。今後界面反応相の分析を推進することで、界面反応速度を定量的に理解することが期待される。本研究成果を1件の国内学会、1件の公開シンポジウムで発表した。
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