超イオン伝導性メゾスコピック複合材料の開発と応用

1994 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 06555189
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 南 努 大阪府立大学, 工学部, 教授 (80081313)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 棚橋 一郎 松下電気産業(株), 中央研究所, 研究員 ; 小和田 善之 兵庫教育大学, 自然系, 講師 (90205542) ; 町田 信也 甲南大学, 理学部, 講師 (10190381) ; 忠永 清治 大阪府立大学, 工学部, 助手 (90244657) ; 辰巳砂 昌弘 大阪府立大学, 工学部, 助教授 (50137238)
• Keywords: メゾスコピック複合体 / 超イオン伝導体 / 超急冷法 / ゾル-ゲル法 / 微細組織 / エレクトロクロミック素子 / プロトン伝導 / 結晶化速度

Research Abstract

本研究では、結晶材料と非晶質材料を複合化することによって、両者の特徴を生かした新しいタイプの超イオン伝導材料を創製し、その生成機構やイオン伝導機構を明らかにするとともに、種々の電気化学素子への応用を図ることを目的としている。本年度得られた成果を以下に示す。
(1)AgIを多量に含む融液を超急冷することにより、α-AgIをガラスマトリックス中に分散した複合体を作製した。この複合体は、室温で極めて高いイオン伝導度を示し、伝導の活性化エネルギーは、α-AgIと超イオン伝導ガラスの中間の値を示すことがわかった。
(2)α-AgIとガラスマトリックスからなるメゾスコピック複合体の生成プロセスを理解するために結晶化の速度論的検討を行った。その結果、α-AgIの核は、その数を増やすことなく3次元的に成長する結晶成長機構を有し、活性化エネルギーは、通常の酸化物系のガラスよりも小さい値をとることがわかった。
(3)種々のブレンステッド酸をシリカゲルにドープした複合体を作製した。HClO_4,WPA、H_2SO_4,H_3PO_4をドープした場合に、室温において、10^<-4>〜10^<-1>Scm^<-1>と高い伝導性を示すバルク状複合シリカゲルおよび複合シリカゲル薄膜が得られた。高い伝導性を示したドーパントは、H_2Oとの相互作用が強く、酸性度が高い電解質であることが分かった。
(4)HClO_4をドープしたシリカゲル薄膜をWO_3を着色層とするエレクトロクロミック素子の電解質に応用したところ、良好な着消色特性が得られた。

Research Products

• [Publications] 李相基: "ヨウ化銀系超イオン伝導ガラスの転移領域における粘性挙動と熱的性質" J.Ceram.Soc.Jpn.102. 84-87 (1994)
• [Publications] 南 努: "電気伝導性ガラス" 化学と教育. 42. 26-27 (1994)
• [Publications] M.Tatsumisago: "X-Ray Diffraction and Electrical Conductivities at Low Temperature of α-AgI Stabilized in a Rapidly Quenched Orthoborate Glass Matrix" J.Phys.Chem.98. 2005-2007 (1994)
• [Publications] M.Tatsumisago: "Low Temperature Behavior of Frozen α-AgI in Rapidly Quenched Glass Matrices" Solid State Ionics. 70/71. 394-397 (1994)
• [Publications] 辰己砂昌弘: "超イオン伝導ガラス" セラミックス. 29. 499-501 (1994)
• [Publications] T.Minami: "Preparation of Proton-Conducting Gel Films and their Application to Electrochromic Devices (invited)" Proc.4th Asian Conference on Solid State Ionics. 47 (1994)
• [Publications] 辰己砂昌弘: "超急冷法によるメゾスコピック超イオン伝導体の作製" ニューガラス. 9. 34-39 (1994)
• [Publications] T.Minami: "Development of New Glasses in the Solid State Ionics Field (Review)" Bull.Institute for Chem.Research Kyoto Univ.72. 305-317 (1994)
• [Publications] M.Tatsumisago: "Proton-Conducting Silica-Gel Films Doped with a Variety of Electrolytes" Solid State Ionics. 74. 105-108 (1994)
• [Publications] M.Tatsumisago: "Proton Conduction of Acid/Salt Doped Silica Gels" J.Ceram.Soc.Jpn.103. 189-190 (1995)
• [Publications] A.Taniguchi: "Crystallization Kinetics of α-AgI in AgI-Based Silver Orthoborate Glasses" J.Am.Ceram.Soc.,. 78(in press.). (1995)
• [Publications] G.Dalba: "EXAFS Study of the α-AgI Phase Stabilized at Room Temperature in a Glass Matrix" J.Non-Cryst.Solids,. (in press.). (1995)
• [Publications] T.Saito: "Stabilization Process of α-AgI Particles Dispresed in Glass Matrices at Room Temperature" Solid State Ionics,. (in press.). (1995)
• [Publications] C.Guy: "Small Inhomogeneities in AgI-Silver Borate Glasses and their Relationship to Sample Composition" Physica B,. (in press.). (1995)