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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14422/
• 关键词: フッ化物イオン伝導体; フッ化物複塩; フッ化物イオン電池; フルオロアンチモン酸カリウム; 電子顕微鏡; 全変動正則化

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 demonstrate the formation of solid electrolytes by increasing the conductivity of the electrolyte during room temperature cycling. KF and SbF3 complex (KSbF4) are heated, the boiling point is low, SbF3 is evaporated, the holes in the crystal are introduced, and the conductivity is high. This year, the KSbF4 has been added for the purpose of increasing the conductivity of the circuit. The composition of K1-xCsxSbF4 (0<x<0.2) is synthesized, and the composition dependence of conductivity is investigated. x= 0.08 The conductivity of KSbF4 crystals at room temperature is 1.6×10-5 Scm-1, 5.5×10-6 Scm-1, x=0.08, 1.1×10- 4 Scm-1, 8.1× 10 - 4 Scm-1, and KSbF4 is 1. A square x > 0.08 The above is the best way to optimize the composition and conductivity. Development of atomic decomposition energy detection methods for electronic micromirrors Microstructural analysis of materials is important for understanding and developing new materials. The conductor is weak in electron lines, and the damage is avoided. The conductor is weak in electron lines and the damage is avoided. It is necessary to remove the atomic structure analysis. In this study, a new method for the removal of CaF2 from solid electrolyte was proposed. STEM images are based on the principle of maximum image quality. The atomic position of F can be determined with an accuracy of ±4 pm.

项目成果

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

• 发表时间: 2021
• 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

• 发表时间: 2021
• 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

• 发表时间: 2023
• 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

• 发表时间: 2022
• 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