【公開日：2024.07.25】【最終更新日：2024.06.03】
課題データ / Project Data
課題番号 / Project Issue Number
23UT0062
利用課題名 / Title
高エネルギー密度を有する革新型電池材料の開発
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）次世代ナノスケールマテリアル/Next-generation nanoscale materials
キーワード / Keywords
ナノ結晶,二次電池/ Secondary battery,電子顕微鏡/ Electronic microscope,エネルギー貯蔵/ Energy storage,全固体電池/ All-solid battery,X線回折/ X-ray diffraction
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 大学院工学系研究科
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,木村 鮎美
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
UT-001：低加速電圧対応原子分解能走査型透過電子顕微鏡
UT-156：集束イオンビーム加工観察装置（FIB）
報告書データ / Report
概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)
近年における電気自動車の飛躍的な発展により，二次電池の高エネルギー密度化が急務の課題である[1]．全固体型フッ化物イオン電池は，従来のリチウムイオン電池と比べて約5倍の理論エネルギー密度を有するため，次世代二次電池の有力候補である[2]．従来の純金属活物質ではフッ化することでイオン・電子伝導性が極端に低下し，活物質内部へのフッ化が阻害されるという課題がある．本研究では高容量新規活物質の開発を目的とし，合金系活物質の作製・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合金塊を作製した．得られた合金試料を活物質として全固体電池を作製し充放電試験を行った．充放電前後における活物質の構造変化について明らかにするため，粉末X線回折装置SmartLab（3kW）（リガク）を用いた測定を行った．
結果と考察 / Results and Discussion
初期状態，充電中期，満充電状態の試料において粉末X線回折パターンを取得した結果，それぞれ異なる結晶構造に帰属するピークが観察された．一方，放電中期，満放電状態においてはそれぞれ充電中期，初期状態と同一の結晶構造であることが同定された．したがって，作製した合金系活物質は充放電に伴うフッ化・脱フッ化反応によって可逆的に構造変化していることが示唆された．
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] R. Van Noorden, Nature (2014).
[2] M. Anji Reddy et al., J. Mater. Chem. (2011).
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)
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Shun Sasano, La-Al Intermetallic Alloy Anode for Realizing High-Energy Fluoride-Ion Battery, Journal of The Electrochemical Society, 170, 120523(2023).
DOI: 10.1149/1945-7111/ad136e
口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.
- S. Sasano, R. Ishikawa, K. Kawahara, A. Mineshige, N. Shibata, and Y. Ikuhara, “Nano-scale formation of tysonite precipitation in fluorite Ba0.6La0.4F2.4” IMC20, Sep. 11, 2023.
- 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負極合金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36回秋季シンポジウム，令和5年9月8日．
- 佐々野駿，石川亮，川原一晃，柴田直哉，幾原雄一，“La基合金を用いた負極活物質の充放電特性およびフッ化・脱フッ化機構”第64回電池討論会，令和5年11月28日．
特許 / Patents
特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件