新奇超イオン伝導ナノ物質の創製と相転移挙動の制御

新型超离子导电纳米材料的创建和相变行为的控制

• 批准号: 15J01603
• 负责人: 山本 貴之
• 金额: $ 1.22万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2015
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2015-04-24 至 2017-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-15J01603/
• 关键词: イオン伝導; ナノ材料; 相転移

現代の急速な高度情報化社会の発展に伴って、電池の高性能化・高安全化が求められている。現在の電池では電解質として有機液体を使用しており、液漏れや発火事故など、安全性の問題が指摘されている。そこで電解質として固体を用いた全固体型電池の研究が盛んに行われているが、固体中では液体に比べてイオンの拡散が遅く、高いイオン伝導性を示す固体電解質の開発が課題となっている。ヨウ化銀（AgI）の高温相であるα相は銀の超イオン伝導体として知られ、固体電解質としての研究が古くからなされてきた。しかし147 ℃以下ではβ/γ相に相転移してイオン伝導性が著しく低下することから、電池への応用には大きな課題が残されている。このような課題を解決する方法の一つとしてAgIのナノサイズ化が知られており、粒子サイズを小さくすることでα相が低温まで安定化されることが先行研究により報告された。粒径6 nmのAgIナノ粒子では37 ℃までα相が安定に存在するが、依然として室温までα相を安定化させた報告例はない。そこで本研究では、「サイズ」・「圧力」・「陰イオン混合」に着目し、AgIのα相を室温以下まで安定化させることを目的とした。当該年度では臭化物イオンとヨウ化物イオンを混合させた臭化ヨウ化銀（AgBr1-xIx、x = 0~1）ナノ粒子を数種類作成し、結晶構造、相転移挙動、イオン伝導性を詳細に調べた。その結果、x = 0.5~1の試料については臭素の量が増えるに従ってα相の転移温度が低温にシフトし、特にx = 0.5~0.7の試料では室温でもα相が安定に存在することが明らかになった。これは常温常圧でα相を安定化させた初めての例であり、今後の全固体型電池の研究の上で非常に重要な結果であると考えられる。また、その他にも粒径3 nmのAgI量子ドットや圧力下におけるAgIナノ粒子の相転移挙動についても研究を行った。

With the rapid development of modern information society, high performance and high safety of batteries are required. The current battery has been criticized for the use of electrolyte and organic liquids, leakage, fire accidents and safety issues. The development of solid electrolyte is a subject of research on solid electrolyte and solid-state battery. The high temperature phase of AgI and the high temperature phase of AgI are studied. Below 147 ℃, the phase shift between beta and gamma phases is low, and the battery life is poor. A method for solving this problem is presented in this paper, which is a preliminary study of the problem of particle size distribution and particle size distribution. AgI particles with a particle size of 6 nm are stable at 37 ℃ and stable at room temperature. This study is aimed at stabilizing the α-phase below room temperature. In this year, the number of particles, crystal structure, phase shift and conductivity of silver (AgBr1-xIx, x = 0~1) are adjusted in detail. As a result, the sample with x = 0.5~1 has a stable α phase at room temperature, especially the sample with x = 0.5~0.7. This is a very important result in the future research of all-solid-state batteries. The phase shift of AgI particles with particle size of 3 nm was studied under high pressure.

项目成果

圧力印加によるヨウ化銀ナノ粒子の相挙動とイオン伝導性の制御

通过施加压力控制碘化银纳米粒子的相行为和离子电导率

• 发表时间: 2016
• 作者: 山本貴之;前里光彦;大石泰生;平尾直久;小林浩和;北川宏
• 通讯作者: 北川宏

The pressure effect on the phase behavior and ionic conductivity of AgI nanoparticles

压力对AgI纳米颗粒相行为和离子电导率的影响

• 发表时间: 2015
• 作者: Takayuki Yamamoto;Mitsuhiko Maesato;Yuta Asakawa;Genta Kawaguchi;Yasuo Ohishi;Naohisa Hirao;Hirokazu Kobayashi;Hiroshi Kitagawa
• 通讯作者: Hiroshi Kitagawa

Control of The Phase Behavior and Ionic Conductivity of AgI Nanoparticles by High Pressure

高压控制 AgI 纳米颗粒的相行为和离子电导率

• 发表时间: 2016
• 作者: Takayuki Yamamoto;Mitsuhiko Maesato;Yasuo Ohishi;Naohisa Hirao;Hirokazu Kobayashi;Hirosi Kitagawa
• 通讯作者: Hirosi Kitagawa

Control of the phase transition behavior and ionic conductivity of silver iodide nanoparticles by high pressure

高压控制碘化银纳米粒子的相变行为和离子电导率

• 发表时间: 2016
• 作者: Takayuki Yamamoto;Mitsuhiko Maesato;Yasuo Ohishi;Naohisa Hirao;Hirokazu Kobayashi and Hiroshi Kitagawa
• 通讯作者: Hirokazu Kobayashi and Hiroshi Kitagawa

高圧力によるAgIナノ粒子の相挙動とイオン伝導性の制御

高压控制 AgI 纳米颗粒的相行为和离子电导率

• 发表时间: 2016
• 作者: 山本貴之;前里光彦;大石泰生;平尾直久;小林浩和;北川宏
• 通讯作者: 北川宏