2018 Fiscal Year Annual Research Report
Four-dimensional analyses for understanding the position and conduction pathway of ions in the battery under the charge/discharge practical operation by neutron diffraction
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16H04491
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
福永 俊晴 京都大学, 複合原子力科学研究所, 名誉教授 (60142072)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小野寺 陽平 京都大学, 複合原子力科学研究所, 助教 (20531031)
森 一広 京都大学, 複合原子力科学研究所, 准教授 (40362412)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 中性子散乱 / 構造解析 / 蓄電池材料 / X線回折 / 伝導特性 / 固体電解質 / イオン伝導経路 / イオン伝導体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、「蓄電池の中の伝導イオンの位置と伝導経路の解明、そして充放電中の時間的構造変化を調べ、電池特性との関連性を明らかにする」ことが目的である。今年度は、革新型蓄電池（正極/電解質/負極）を中心に、特にFイオンの伝導に関して研究を展開させる計画である。それらの研究は中性子回折、中性子準弾性散乱に関する実験を中心に進める。イオン伝導経路の解明は、結晶においてはMEM法、乱れた結晶やガラス状態の固体に関しては、我々が開発したBVS法を用いて行う。乱れた結晶やガラス状態における原子配列の解明にはRMCシミュレーションを活用する。特に、次世代革新型全固体蓄電池の固体電解質として着目されているフッ素系イオン伝導材料の研究では中性子・放射光X線の相補利用を目指し、それらの全散乱実験、回折実験を用いて研究を進行させる。これまでの成果として、PbSnF4イオン伝導材料の研究ではその構造を解明し、そのイオン伝導経路を明らかにしてきており、Fイオンの伝導は原子の欠陥を介在として行われ、その伝導経路はある結晶面を経由していることを示し、投稿論文として発表した。CeSrF系ではCe0.95Sr0.05F2.95の結晶構造を明らかにし、その結晶構造内でのFイオンの伝導経路がこれまで報告されていない経路であることが明らかにすることができ、現在その論文を投稿中である。さらに、コンバージョン電池の研究も開始し、その成果も２報の投稿論文として示すことができるまでに至っている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
Liイオン電池関連の研究から次世代型革新電池(アニオン型、カチオン型)の研究の重心を移行させ、今まで以上の成果をあげている。すなわち、６件の査読付きオリジナル論文が投稿済みであり、かつ現在２件の投稿中の論文もある、また、海外と国内の学会発表も合わせて１４件行っており、研究は計画以上に進んでいるものと考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
次世代型革新電池(アニオン型、カチオン型)の研究を主軸において研究展開を図る計画である。同時に、充放電中の組織(結晶)変化や、イオン伝導経路の変位を視覚化するなど、今後、先進的な実験計画を行い、高度な解析システムの開発なども推し進めていきたいと考えている。
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[Journal Article] Structure analyses of Fe-substituted Li2S-based positive electrode materials for Li-S batteries.2018
Author(s)
T. Takeuchi, H. Kageyama, N. Taguchi, K. Nakanishi, T. Kawaguchi, K. Ohara, K. Fukuda, A. Sakuda, T. Ohta, T. Fukunaga, H. Sakaebe, H. Kobayashi, E. Matsubara
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Journal Title
Solid State Ionics
Volume: 320
Pages: 387-391
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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