【公開日：2023.07.31】【最終更新日：2023.05.12】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

22UT0182

利用課題名 / Title

高エネルギー密度を有する新規電極材料の開発

利用した実施機関 / Support Institute

東京大学 / Tokyo Univ.

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion（副 / Sub）高度なデバイス機能の発現を可能とするマテリアル/Materials allowing high-level device functions to be performed

キーワード / Keywords

エネルギー関連材料,蓄電関連材料,金属間化合物,X線回折/X-ray diffraction,二次電池/ Secondary battery,全固体電池/ All-solid battery,エネルギー貯蔵/ Energy storage,電極材料/ Electrode material

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

佐々野　 駿

所属名 / Affiliation

東京大学

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

府川　和弘,飯盛　桂子

利用形態 / Support Type

（主 / Main）機器利用/Equipment Utilization（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

UT-203：粉末X線回折装置

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

　近年，電気自動車への本格的な移行に向け，二次電池の高エネルギー密度化が重要な課題である．フッ化物イオン電池は，現行のリチウムイオン電池と比較して約5倍高い理論エネルギー密度を示すため，次世代二次電池の有力な候補である[1]．一方，純金属を用いた従来の活物質では，活物質内部までフッ化が進行せず，可逆容量が100 mAh g^-1に満たないのが現状である[2]．本研究では高容量新規活物質の開発を目的とし，La基合金の作製・結晶構造の同定を行った．

実験 / Experimental

　原料試薬を所定のモル比となるように秤量し，アーク溶解法によりLa基合金を作製した．得られた合金試料を石英管に真空封入し，管状炉により950℃・2週間の条件で熱処理を施した．熱処理前および熱処理後の試料を細かく粉砕し，粉末X線回折装置SmartLab（3kW）（リガク）を用いて結晶構造の同定を行った．

結果と考察 / Results and Discussion

　熱処理前においては所望のLa基合金の結晶構造に帰属するパターンに加えて，第2相の形成を示唆するピークが数多く観察された．アーク溶解のみの試料では金属元素の分布が不均一であり，混相になったと考えられる．これに対して，熱処理後の試料においては第2相のピーク強度が大幅に減少しており，真空熱処理によってほぼ単相のLa基合金を得られたことが示唆された．

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

【謝辞】
　この成果は，国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）の委託事業（JPNP21006）の結果得られたものです．
【参考文献】
  [1] M. Anji Reddy et al., J. Mater. Chem. (2011). [2] C. Rongeat et al., J. Mater. Chem. A (2014).

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

1. Shun Sasano, Formation of La-rich tysonite nano-precipitates in fluorite Ba0.6La0.4F2.4, Journal of Power Sources, 557, 232581(2023).
   DOI: 10.1016/j.jpowsour.2022.232581
   

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

1. [1] Shun Sasano, Ryo Ishikawa, Kazuaki Kawahara, Atsushi Mineshige, Naoya Shibata, and Yuichi Ikuhara, “Nano-scale two-phase separation in Ba0.6La0.4F2.4 solid-state electrolyte” SSI-23, July 19, 2022.
2. [2] 佐々野駿，石川亮，川原一晃，柴田直哉，幾原雄一，“フッ化物イオン電池用正極材料LaCu5の充放電特性およびフッ化・脱フッ化機構”公益社団法人日本セラミックス協会 第35回秋季シンポジウム，令和4年9月15日．
3. [3] 佐々野駿，石川亮，川原一晃，嶺重温，柴田直哉，幾原雄一，“Ba0.6La0.4F2.4固体電解質における微細構造解析および化学分析”第63回電池討論会，令和4年11月9日．

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：1件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件