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Creation of new high-performance fluoride ion conductors using double salts

使用复盐创建新型高性能氟离子导体

基本信息

批准号：
21K14422
负责人：
川原一晃
金额：
$ 2.91万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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

项目摘要

本研究の目的はフッ化物電池の室温駆動のために、複塩を用いた高いFイオン伝導度を示す固体電解質を創生することである。KFとSbF3の複塩(KSbF4)を加熱すると、沸点の低いSbF3が蒸発し、結晶内にF空孔が導入され、イオン伝導度が向上する。本年度はイオン伝導経路を拡張する目的でKSbF4にCsを添加し、イオン伝導度の向上を試みた。様々な組成のK1-xCsxSbF4(0<x<0.2)を合成し、伝導度の組成依存を調査した。x=0.08でイオン伝導度はKSbF4に比べて増加し、x=0.08で最大となった。室温におけるKSbF4の結晶粒内、粒界の伝導度はそれぞれ1.6×10-5 Scm-1、5.5×10-6 Scm-1であったのに対し、x=0.08では1.1×10-4 Scm-1、8.1×10-4 Scm-1であり、KSbF4に比べて伝導度が1桁向上した。一方でx > 0.08ではイオン伝導度はKSbF4に比べて低下した。以上から、組成を最適化することで、伝導度を大きく向上可能であることがわかった。また、電子顕微鏡を用いたフッ化物イオン伝導体の原子分解能観察手法の開発を行った。材料の微細構造解析はイオン伝導メカニズム理解のために重要であり、新材料開発の指針となる。しかし、フッ化物イオン伝導体は電子線に弱く、損傷を避けるために低電子ドーズ量で観察を行う。したがって、原子構造解析を行うには、ドーズ量低下に伴うノイズの除去が必要である。本研究では、固体電解質の骨格構造の一つである蛍石(CaF2)をモデル試料とし、全三階変動正則化を用いたノイズ除去法を提案した。STEM像のコントラストに対応するエントロピーを定義し、最大エントロピー原理に基づいてハイパーパラメータを決定した。ノイズ除去によりF原子が明瞭に可視化され、Fの原子位置を±4 pmの精度で決定することが可能となった。

The purpose of this study is to create a solid electrolyte using a high-temperature electrolyte with a high conductivity at room temperature. KFとSbF3's complex compound (KSbF4) is heated, the boiling point is low, SbF3 is steamed, the pores in the crystal are introduced, and the conductivity is upward. This year's はイオン伝道経路を拡张するpurposeでKSbF4にCsをaddし、イオン伝道の上をTRIBUTIONみた.様々な compositionのK1-xCsxSbF4(0<x<0.2)をsynthesisし, den conductanceのcomposition dependenceをinvestigationした. x=0.08 is the maximum conductivity of KSbF4, and x=0.08 is the maximum conductor. The conductivity within the crystal grains and at the grain boundary of KSbF4 at room temperature is 1.6×10-5 Scm-1, 5.5×10-6 Scm-1であったのに対し、x=0.08では1.1×10-4 Scm-1、8.1×10-4 Scm-1であり、KSbF4に比べて伝 conductivityが1桁上した. One side's x > 0.08, the conductivity of KSbF4 is lower than that of KSbF4. The above is the optimization of the composition, the conductivity is large, and the upward direction is possible.また、Electronic micromirrors are used to observe the atomic decomposition energy of いたフッchemical compounds and conductors. Analyzing the microstructure of materials is an important guide for understanding and developing new materials.しかし, フッchemical compound イオン伝 conductor は electron wire に weak く, damage を avoidance けるためドーズ low electron quantity で inspection を line う.したがって, atomic structure analysis を行うには, ドーズlow quantity に companion うノイズのremove がnecessary である. In this study, a sample of the lattice structure of solid electrolyte (CaF2) and a full third-order motion regularization removal method were proposed. STEM like のコントラストに対応するエントロピーをDefinitionし, the most The principle of the large エントロピー principle is determined by the づいてハイパーパラメータを.ノイズRemoval of F atomsがClear visualizationされ、Fのatom positionを±4 pmのdetermination accuracyすることがpossibleとなった.

项目成果

期刊论文数量（9）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Rb添加KSbF4のフッ化物イオン伝導

Rb 掺杂 KSbF4 中的氟离子传导

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Guangchong Ji;Yusuke Kanno,and Takasi Nisisako;Izuru Kawamura,Hisako Sato;Kawahara Kazuaki Ishikawa Ryo Shibata Naoya Ikuhara Yuichi
通讯作者：
Kawahara Kazuaki Ishikawa Ryo Shibata Naoya Ikuhara Yuichi

Rb添加KSbF4(K1-xRbxSbF4)のフッ化物イオン伝導

Rb 掺杂 KSbF4 (K1-xRbxSbF4) 的氟离子传导

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Guangchong Ji;Yusuke Kannno;and Takasi Nisisako;Kawahara Kazuaki Ishikawa Ryo Shibata Naoya Ikuhara Yuichi
通讯作者：
Kawahara Kazuaki Ishikawa Ryo Shibata Naoya Ikuhara Yuichi

Atomic-resolution STEM image denoising by total variation regularization

DOI：
10.1093/jmicro/dfac032
发表时间：
2022-06-17
期刊：
MICROSCOPY
影响因子：
1.8
作者：
Kawahara, Kazuaki;Ishikawa, Ryo;Ikuhara, Yuichi
通讯作者：
Ikuhara, Yuichi

LaF3を基にしたフッ化物イオン伝導体の開発

基于LaF3的氟离子导体的研制

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
川原一晃;石川亮;佐々野駿;柴田直哉;幾原雄一
通讯作者：
幾原雄一

Cs添加KSbF4(K1-xCsxSbF4)のフッ化物イオン伝導

Cs 掺杂 KSbF4 (K1-xCsxSbF4) 的氟离子传导

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
ホシンイ;チェンジンシュアイ;片瀬貴義;井手啓介;平松秀典;細野秀雄;神谷利夫;Kawahara Kazuaki Ishikawa Ryo Shibata Naoya Ikuhara Yuichi
通讯作者：
Kawahara Kazuaki Ishikawa Ryo Shibata Naoya Ikuhara Yuichi