鉛基合金/一酸化鉛/二酸化鉛固体電池のバイセル化に関する研究

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本研究は、酸素イオン導電体である一酸化鉛pbOを電解質とした、新型の固体電池に関する研究である。平成7年4月から8月までは、バルク状の一酸化鉛pbOにBi^<3+>イオンなどをごく少量ドープすることで電解質としての特性が変化し、熱力学データから算出される理論値にほぼ匹敵する電池起電力が発現することを確認した。平成7年9月には、申請したスパッターリング装置(日電アネルバ、SPF-210,L-210S-F特別仕様)が納入され、正極材料である二酸化鉛と、電解質となる一酸化鉛薄膜の作製試験を開始した。前者については、酸素プラズマ中にて金属鉛をスパッターすることで、O/pb比が1.90薄膜を再現性良く作製できた。後者については、アルゴンプラズマ中で一酸化鉛をターゲットとして作製を試みたが、O/pb比は1.5前後に上昇し、X線回折でも一酸化鉛pbOと同定することができなかった。これは、アルゴンプラズマによる酸素の選択スパッターが原因と考えられる。そこで、研究では、β型pbOを真空蒸着し、これを熱処理することでα型pbOに変態させる試験を実施した。その結果、得られた薄膜はα型pbOと同定することができた。この化合物は高抵抗であるもののイオン伝導性を有するため、固体電解質として働き、電池を構成した場合には数mVの起電力を観測できた。さらに、平成8年3月現在は、電解質薄膜のイオン伝導性を高め、電池起電力を改善するために、α型pbO薄膜中に異原子価金属イオンをドープする試験を行っており、バイセル化に向けた研究が進展中である。