水素密度制御を利用した高速イオン伝導体の開発

利用氢密度控制开发高速离子导体

• 批准号: 21K04700
• 负责人: 松尾 元彰
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kwansei Gakuin University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K04700/
• 关键词: 固体電解質; イオン伝導; 水素化物; 水素

リチウムイオン電池のさらなる高エネルギー密度化のために、従来の有機溶媒系電解液に替わり得る非溶媒系の固体電解質の開発が強く望まれている。本課題ではクロソ型錯イオンを有する水素化物であるLi2B12H12、Na2B10H10、Na2B12H12を対象として、固体電解質としての開発に取り組んでいる。これらの水素化物はいずれも構造相転移に伴って超イオン伝導を示すものの、構造相転移温度（Li2B12H12：360℃、Na2B10H10：110℃、Na2B12H12：260℃）以下での非超イオン伝導相ではイオン伝導率が極端に低いため、固体電解質と応用するためには構造相転移温度以下でのイオン伝導特性を改善することが課題となる。それに対して、水素化物中の水素量を制御することで構造相転移温度を低下させる、あるいは非超イオン伝導相のイオン伝導特性を向上できないか検討を行ってきた。これまでに、いずれの水素化物においても（i）部分的に脱水素化した試料が合成可能であること、(ii)構造相転移温度が低下すること、（iii）非超イオン伝導相のイオン伝導特性を向上すること、などを明らかにした。2022年度は、Na2B10H10およびNa2B12H12のイオン伝導特性をさらに改善すること、またそれらを固体電解質として用いた全固体電池を作製することを目的として研究を進めた。得られた主な結果は以下の通りである。(1) 部分脱水素化を施したNa2B10H10とNa2B12H12に対してNaNH2と複合化することで、イオン伝導率が約10倍向上した。(2)TiS2（正極）、NaSn（負極）、クロソ系錯体水素化物（固体電解質）から構成される全固体電池を作製し、その充放電特性を評価した。Na2B10H10を固体電解質として用いた場合に、理論値に対して約70%の充放電容量で安定した繰り返し動作を確認することができた。

The development of non-solvent solid electrolyte is expected to be enhanced by the replacement of organic solvent electrolyte with non-solvent solid electrolyte. The subject is a complex of complex electrolyte systems such as Li2B12 H 12, Na2B10 H 10 and Na2B12 H 12. The object of the present invention is to improve the conductivity characteristics of the non-super conductive phase below the structural phase transition temperature (Li2B12H12: 360℃, Na2B10H10: 110℃, Na2B12H12: 260℃). The water content in the hydrate is controlled by the structural phase shift temperature, and the conductivity of the non-superconductivity phase is discussed. (i) the dehydration of the sample is possible;(ii) the structural phase shift temperature is low;(iii) the conductivity characteristics of the non-super-conductive phase are high; In 2022, Na2B10H10 and Na2B12H12 were used to improve the conductivity characteristics of solid electrolyte and to develop all-solid batteries. The main result is that there is no connection between the two. (1)The conductivity of partially dehydrated Na2B10H10 and Na2B12H12 is about 10 times higher than that of NaNH2. (2) TiS2 (electrode), NaSn (electrode), and SO4 complex hydrate (solid electrolyte) are used to form an all-solid battery. Na2B10H10 is a solid electrolyte with a theoretical value of about 70% of its charge capacity.

项目成果

クロソボラン錯体水素化物でのナトリウムイオン伝導特性の改善

氯硼烷复合氢化物钠离子传导性能的改善

• 发表时间: 2023
• 作者: 今任秀有;森春貴;安田響;松尾元彰
• 通讯作者: 松尾元彰

Enhancement of Activation and Hydrogen Storage Kinetics of TiFe(Mn) Using High-Pressure Sliding (HPS) Process

利用高压滑动 (HPS) 工艺增强 TiFe(Mn) 的活化和储氢动力学

• DOI: 10.2320/matertrans.mt-mf2022059
• 发表时间: 2023
• 期刊: MATERIALS TRANSACTIONS
• 影响因子: 1.2
• 作者: Zenji Horita;Yongpeng Tang;Motoaki Matsuo;Kaveh Edalati;Manabu Yumoto;Yoichi Takizawa
• 通讯作者: Yoichi Takizawa

Complex Hydride Electrolytes for All-Solid-State Batteries

用于全固态电池的复合氢化物电解质

• 发表时间: 2022
• 作者: Shuyu Imato;Haruki Mori;Hibiki Yasuda;Makika Kawabata;Motoaki Matsuo
• 通讯作者: Motoaki Matsuo