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Exploration of layered fluorides with ionic bonds oriented for superionic conduction

超离子传导离子键层状氟化物的探索

基本信息

批准号：
22H02167
负责人：
高見剛
金额：
$ 11.32万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

室温でのフッ化物イオン伝導率を高めることは、既存のリチウムイオン電池の性能を凌ぐフッ化物イオン電池の室温使用への道を拓く。また、多結晶体で室温においてフッ化物イオン伝導率はリチウムイオン伝導率を超えられるか、という根源的な課題が未解明である。しかし、無機フッ化物自体の種類が少なく、その合成方法も限られている。本研究では、独自の手法により、フッ素化剤を用いた間接フッ化を行い、フッ化物を創製した。フッ化物イオンを拡散させるために、拡散の速いとされる2次系物質にフッ素化を行った。(Ba,A)2NFx (A = Na, K)に化学フッ化を行うことで、フッ化物イオン伝導の発現を達成した。この過程で、化学結合に関係する電気陰性度がF(3.98)に対して、N(3.04), Ba(0.89)と系統的に変化し、イオン結合性が精査できる元素を選択した。化学フッ化の過程で、格子間のアニオン電子がフッ化物イオンと交換されることを見出した。また、第一原理計算も併用して、この交換反応を実証した。特に、BaサイトをKと置換して、Ba2N層の層間距離を大きくすることが、高いフッ化物イオン伝導の発現に有効であった。また、(Ba,A)2(Sn,Zr)O4-xF2x (A = K, Rb, Cs)にも化学フッ化を行うことで、A = Kのときに小さな活性化エネルギー(0.35 eV)を達成した。そのため、ほぼ理想的な拡散障壁が形成できいることが示唆される。フッ素ガスを用いた直接フッ素化については、間接フッ化よりも酸化力が強く、より多くのFの導入が可能となる。この利点に着眼し、共同研究により合成装置を立ち上げた。

Room temperature でのフッ compound イオン伝 conductivity をめることは, existing のリチウムイThe performance of the オン battery is the same as that of the をぐフッchemical compound and the room temperature use of the オン battery. Polycrystalline room temperature polycrystalline polycrystalline polycrystalline compound The problem of the conductivity of the オンられるか and the root of the という has not yet been solved. There are many kinds of inorganic fluoride compounds, and the synthesis method of その is limited. This research is based on the original method of using the original technique, the indirect フッ化を行い, and the フッ化物をcreation method using the いた.フッ化物イオンを拡sanさせるために、拡sanのspeedいとされるSecondary substance にフッ素化を行った. (Ba,A)2NFx (A = Na, K) is a chemical compound that is chemically and chemically soluble.この process で、chemical bonding relationship するelectricity 気negative degree がF(3.98) に対して、N(3.04), Ba (0.89) and the system's に変化し、イオンcombination property are carefully checked and the できるelements are selected. The process of chemical oxidation and the exchange of electrons between lattice and lattice.また、First principles calculation もAnd use して、この to exchange the inverse proof した. Special に, Ba サイトをK と replacement して, Ba2N layer の large きくすることが, high いフッ compound イオン伝 gui の発にであった.また、(Ba,A)2(Sn,Zr)O4-xF2x (A = K, Rb, Cs) にもchemical フッ化を行うことで、A = Kのときに小さなactivation エネルギー(0.35 eV)をachievedした.そのため、ほぼThe ideal な拡 scattering barrier が forms the できいることがshows the instigation される. It is possible to use フッガスを to use いた to directly フッについては, indirect フッification of よりもacidification power が强く, and より多くのFの imported がとなる. We focus on the advantages and joint research on the synthetic device and stand on it.

项目成果

期刊论文数量（14）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Ba4Bi3F17の合成とフッ化物イオン伝導

Ba4Bi3F17的合成及氟离子传导

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
パッタナタンマシットチャナチャイ;高見剛;三木秀教;射場英紀;雨澤浩史;内山智貴;渡邊稔樹;山本健太郎;松永利之;内本喜晴
通讯作者：
内本喜晴

Mechanochemical synthesis of fluorite Ba0.57M0.43F2.43 (M = Bi, Nd, Sm) and their fluoride-ion conduction

萤石Ba0.57M0.43F2.43（M=Bi、Nd、Sm）的机械化学合成及其氟离子传导

DOI：
发表时间：
2023
期刊：
影响因子：
0
作者：
Pattanathummasid Chanachai;高見剛;三木秀教,雨澤浩史;山本健太郎,内山智貴;渡邊稔樹;松永利之;内本喜晴
通讯作者：
内本喜晴

Partial cation disorder in Li2MnO3 obtained by high-pressure synthesis

高压合成Li2MnO3中的部分阳离子无序

DOI：
10.1063/5.0088023
发表时间：
2022
期刊：
Appl. Phys. Lett.
影响因子：
0
作者：
A. Abulikemu;S. Gao;T. Matsunaga;H. Takatsu;C. Tassel;H. Kageyama;T. Saito;T. Watanabe;T. Uchiyama;K. Yamamoto;Y. Uchimoto;and T. Takami
通讯作者：
and T. Takami

Synthesis and characterization of cation-substituted Ruddlesden-Popper oxyfluoride

阳离子取代的 Ruddlesden-Popper 氟氧化物的合成与表征