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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02167/
• 关键词: フッ化物イオン伝導体; フッ化物; 合成; イオン結合; 固体イオニクス; フッ化物イオン伝導; 固体イオにクス

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。

The conductivity of the compound at room temperature is high, and the performance of the existing battery is improved. The problem of conductivity of polycrystalline materials at room temperature remains unsolved. There are many kinds of inorganic compounds, and the synthesis methods are limited. In this study, we developed a new method to improve the quality of products. The second order substance is the first order substance. (Ba,A)2NFx (A = Na, K) is a chemical transition and a chemical transition. The process, chemical binding relationship, electrical negativity F(3.98), N(3.04), Ba(0.89), system transformation, chemical binding relationship, fine element selection. The process of chemical transformation, lattice and electron exchange, etc. The first principle of calculation is applied to the proof of the inverse of the exchange. The interlayer distance of Ba2N layer is large, and the interlayer distance of Ba2N layer is large. (Ba,A)2(Sn,Zr) O4-xF2x (A = K, Rb, Cs) is chemically activated at 0.35 eV. The ideal diffusion barrier is formed. In addition, it is also possible to introduce more than one acid into the body. This is the first time that we've been able to do this, and we've been able to do this together.

项目成果

Ba4Bi3F17の合成とフッ化物イオン伝導

Ba4Bi3F17的合成及氟离子传导

• 发表时间: 2022
• 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

• 发表时间: 2023
• 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.
• 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

• 发表时间: 2022
• 作者: Pattanathummasid Chanachai;阪口祐紀;高見剛;萩原雅人;森一広;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

Challenges for fluoride-ion conductors: Designing fluoride-ion conduction into layered materials

氟离子导体面临的挑战：将氟离子传导设计成层状材料

• 发表时间: 2022
• 作者: 松岡 里奈;上松 太郎;鳥本 司;桑畑 進;「平野 達也;上松 太郎;鳥本 司;桑畑 進;谷洋介;T. Takami
• 通讯作者: T. Takami