2026/03/12 更新

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スズキ コウタ
鈴木 耕太
SUZUKI KOTA
所属
総合研究院 全固体電池研究センター 准教授
職名
准教授
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学位

  • 博士(理学) ( 2013年3月   東京工業大学 )

研究分野

  • ナノテク・材料 / 無機物質、無機材料化学

論文

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MISC

  • 層状逆ペロブスカイト型Li4OBr2におけるハロゲン/Brサイトのヨウ素置換とLiイオン伝導

    LIU Qiumin, 若崎翔吾, 西久保匠, 重松圭, 山本隆文, 東正樹, 松井直喜, 鈴木耕太, 菅野了次, RANDY Jalem, 館山佳尚

    日本セラミックス協会秋季シンポジウム講演予稿集(Web)   34th   2021年

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  • 層状逆ペロブスカイト型Li4O(Br,F)2の高圧合成とLiイオン伝導

    若崎翔吾, 西久保匠, 重松圭, 山本隆文, 東正樹, 松井直喜, 鈴木耕太, 菅野了次, RANDY Jalem, 館山佳尚

    固体イオニクス討論会講演要旨集   46th (CD-ROM)   2020年

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  • 層状逆ペロブスカイト型Li4OBr2の高圧合成とLiイオン伝導

    若崎翔吾, 西久保匠, 重松圭, 山本隆文, DAS Hena, 東正樹, ZHAO Guowei, 鈴木耕太, 菅野了次, JALEM Randy, 館山佳尚

    粉体粉末冶金協会講演大会(Web)   2020   2020年

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  • 新規Liイオン伝導体Li4O(Br,F)2の合成及び構造解析

    若崎翔吾, 重松圭, 山本隆文, DAS Hena, 東正樹, ZHAO Guowei, 鈴木耕太, 菅野了次, JALEM Randy, 館山佳尚

    日本セラミックス協会年会講演予稿集(CD-ROM)   2020   2020年

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  • 層状逆ペロブスカイト型Li4O(Br,F)2の高圧合成とLiイオン伝導

    若崎翔吾, 西久保匠, 重松圭, 山本隆文, DAS Hena, 東正樹, ZHAO Guowei, 鈴木耕太, 菅野了次, JALEM Randy, 館山佳尚

    日本セラミックス協会秋季シンポジウム講演予稿集(CD-ROM)   33rd   2020年

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  • 超イオン導電体の開発と全固体リチウム電池への応用 (特集 『全固体二次電池』に求められる固体電解質の導電率,耐久性向上)

    鈴木 耕太, 平山 雅章, 菅野 了次

    Material stage   16 ( 11 )   9 - 15   2017年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:技術情報協会  

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  • 3.中性子反射率法を用いたリチウムイオン電池界面の反応解析

    平山 雅章, 鈴木 耕太, 菅野 了次, 米村 雅雄

    電気化学および工業物理化学   84 ( 7 )   534 - 539   2016年

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    記述言語:英語   出版者・発行元:公益社団法人 電気化学会  

    DOI: 10.5796/electrochemistry.84.534

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  • 充放電しているリチウム電池の内部挙動の解析-中性子線を用い非破壊かつリアルタイム観測により実現

    米村 雅雄, 田港 聡, 塩谷 真也, 神山 崇, 中 貴弘, 森島 慎, 右京 良雄, 鳥居 周輝, 長尾 美紀, 石川 喜久, 森 一広, 福永 俊晴, 小野寺 陽平, D.S. Adipranoto, 荒井 創, 内本 喜晴, 小久見 善八, 鈴木 耕太, 平山 雅章, 菅野 了次

    日本結晶学会誌   58 ( 0 )   s11 - s11   2016年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:日本結晶学会  

    DOI: 10.5940/jcrsj.58.s11

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  • リチウム電池の電極電解質界面の構造研究

    菅野 了次, 平山 雅章, 鈴木 耕太, 田村 和久

    表面科学   37 ( 2 )   52 - 59   2016年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:公益社団法人 日本表面科学会  

    Batteries are a key technology in today's society. Since the "lithium-ion" configuration has been widely accepted, significant efforts have been devoted to attain high energy and power densities to produce an excellent energy storage system without any safety issue. To improve the reliability and power characteristics of batteries, deep insights into the reactions at the electrode/electrolyte interface are necessary. It is rather difficult to detect the reaction at the electrochemical interface using polycrystalline electrode materials, which are used for practical battery systems. The model systems with epitaxial thin-film electrodes might be suitable for understanding these reactions, because the film electrodes provide flat surface, which makes easier to detect the reactions by <i>in situ</i> scattering techniques. The <i>in situ </i>techniques for directly observing surface structural changes of the electrodes have been developed for surface X-ray scattering and neutron reflectivity techniques. These techniques are reviewed and future studies on the interfacial reaction in batteries will be discussed.

    DOI: 10.1380/jsssj.37.52

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  • Fabrication and all solid-state battery performance of TiS2/Li10GeP2S12 composite electrodes

    Li, W.J., Hirayama, M., Suzuki, K., Kanno, R.

    Funtai Oyobi Fummatsu Yakin/Journal of the Japan Society of Powder and Powder Metallurgy   62 ( 11 )   548 - 552   2015年11月

  • Synthesis, crystal structure and the ionic conductivity of new Lithium ion conductors, M-doped LiScO2 (M = Zr, Nb, Ta)

    Guowei Zhao, Iqbal Muhammad, Kota Suzuki, Masaaki Hirayama, Ryoji Kanno

    Funtai Oyobi Fummatsu Yakin/Journal of the Japan Society of Powder and Powder Metallurgy   62 ( 11 )   543 - 547   2015年11月

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:Journal of the Japan Society of Powder and Powder Metallurgy  

    DOI: 10.2497/jjspm.62.543

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  • Highly reversible capacity at the surface of a lithium-rich manganese oxide: a model study using an epitaxial film system

    Taminato, S., Hirayama, M., Suzuki, K., Yamada, N. L., Yonemura, M., Son, J. Y., Kanno, R.

    Chemical Communications   51 ( 9 )   1673 - 1676   2015年

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  • TiS2/Li10GeP2S12複合電極の作製と全固体電池特性

    LI Wen Jing, 平山 雅章, 鈴木 耕太, 菅野 了次

    粉体および粉末冶金   62 ( 11 )   548 - 552   2015年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:Japan Society of Powder and Powder Metallurgy  

    TiS<sub>2</sub>/Li<sub>10</sub>GeP<sub>2</sub>S<sub>12</sub> composite electrodes were fabricated using a mill pot rotator, and their electrochemical properties were investigated with all solid-state batteries of TiS<sub>2</sub>/Li<sub>10</sub>GeP<sub>2</sub>S<sub>12</sub>/In-Li. The batteries compressed under 19 MPa showed poor cycle stability and low rate capability due to deterioration of physical contact between the TiS<sub>2</sub> electrode and the Li<sub>10</sub>GeP<sub>2</sub>S<sub>12</sub> solid-electrolyte. The battery performance was much improved by applying a pressure of 230 MPa throughout the electrochemical cycling. The battery delivered the reversible capacity of over 160 mAh g<sup>−1</sup> with high retention under 1 C operation condition.

    DOI: 10.2497/jjspm.62.548

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  • Control of the Phase Fractions in Layered Rock Salt and Spinel-Type Li-(Mn, Co, Ni)-O Epitaxial Thin Films: a Model Blended Cathode System for Lithium Batteries

    ABE, Machiko, SUZUKI, Kota, MINAMISHIMA, Hiroaki, KIM, Kyungsu, TAMINATO, Sou, HIRAYAMA, Masaaki, KANNO, Ryoji

    Journal of the Japan Society of Powder and Powder Metallurgy   62 ( 11 )   531 - 537   2015年

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    記述言語:英語   出版者・発行元:Japan Society of Powder and Powder Metallurgy  

    DOI: 10.2497/jjspm.62.531

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  • 新規LiScO2系リチウムイオン導電体の合成,結晶構造解析,イオン導電特性

    趙 国偉, MUHAMMAD Iqbal, 鈴木 耕太, 平山 雅章, 菅野 了次

    粉体および粉末冶金   62 ( 11 )   543 - 547   2015年

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    記述言語:日本語   出版者・発行元:Japan Society of Powder and Powder Metallurgy  

    DOI: 10.2497/jjspm.62.543

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  • Development of Spectroelectrochemical Cells for in situ Neutron Reflectometry

    Yonemura, M., Hirayama, M., Suzuki, K., Kanno, R., Torikai, N., Yamada, N. L.

    Journal of Physics: Conference Series   502   2014年

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  • Characterization of Nano-Sized Epitaxial Li4Ti5O12(110) Film Electrode for Lithium Batteries

    Kyungsu Kim, Takeshi Toujigamori, Kota Suzuki, Sou Taminato, Kazuhisa Tamura, Jun'ichiro Mizuki, Masaaki Hirayama, Ryoji Kanno

    ELECTROCHEMISTRY   80 ( 10 )   800 - 803   2012年10月

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  • X線・中性子反射率法によるLiFePO_4エピタキシャル薄膜電極界面の直接観察

    平山 雅章, 米村 雅雄, 鈴木 耕太, 鳥飼 直也, SMITH Hillary, WATKINSAND Erik, MAJEWSKI Jarek, 菅野 了次

    電気化学および工業物理化学 : denki kagaku   78 ( 5 )   413 - 415   2010年

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  • Surface Characterization of LiFePO4 Epitaxial Thin Films by X-ray/Neutron Reflectometry

    Hirayama, Masaaki, Yonemura, Masao, Suzuki, Kouta, Torikai, Naoya, Smith, Hillary, Watkinsand, Erik, Majewski, Jarek, Kanno, Ryoji

    Electrochemistry   78 ( 5 )   413 - 415   2010年

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  • 放射光X線によるリチウム電池電極界面のその場観察

    粉生守, 平山雅章, 鈴木耕太, KIM Kyungsu, 田村和久, 内本喜晴, 谷田肇, 宇留賀朋哉, 菅野了次

    化学電池材料研究会ミーティング講演要旨集   12th   2010年

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  • In situ XAFS法によるリチウム電池電極界面の検出

    平山雅章, CHO Woosuk, 鈴木耕太, KIM Kyungsu, 田村和久, 中尾孝之, 折笠有基, 内本喜晴, 谷田肇, 宇留賀朋哉, 菅野了次

    電池討論会講演要旨集   50th   2009年

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共同研究・競争的資金等の研究課題

  • 多孔質カーボン骨格を利用した全固体リチウム硫黄電池の電極複合体設計

    研究課題/領域番号:23K04907  2023年4月 - 2026年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  基盤研究(C)

    鈴木 耕太

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    配分額:4680000円 ( 直接経費:3600000円 、 間接経費:1080000円 )

    本研究は、全固体型リチウム硫黄電池の高性能化を達成するため、様々な活物質、固体電解質、合成法を用いて正極および負極複合体の設計および構築を行う。目標は、(i) 固体電解質と電極複合体の作製法の多様性開拓、(ii) リチウム含有正極複合体の作製と高性能化、および(iii) 金属リチウム負極複合体の作製と高性能化、の3点である。
    2023年度は主に、前駆体処理、合成プロセス、熱処理温度などの検討により、(i) 固体電解質合成の多様性開拓と(ii) 正極複合体構築の最適化を進めた。具体的には、アルジロダイト型Li6PS5X (X = Cl, Br)の単相が再現良く得られる、液相合成プロセスを確立した。また、液相プロセスにより5µm以下の均質な粒子が得られることが分かった。Li2S活物質と三次元規則配列したメソ孔を有するカーボンレプリカ(CR)を、4対1の重量比で秤量した。粉体をアルコール溶媒中で混合することで、CR細孔内にLi2Sが導入されたLi2S-CR複合体が得られた。この、Li2S-CR複合体、小粒径のLi6PS5X、および気相法炭素繊維(VGCF)を、50対45対5の重量比で混合して正極複合体とした。この構成を正極複合体の基本として、Li2Sの一部をLiIで置換したLi2S-LiI系活物質へと展開すると、初回放電容量が800 mAh/gを示した。さらに、Li2S-LiIを3対1の比率とした場合、100サイクルに渡り650 mAh/g以上の放電容量を維持することを確認した。
    また、(iii) 金属リチウム負極複合体については、CRとリチウムを1対2.5の重量比で加圧熱処理することで、CR細孔内にリチウムが充填した複合体が得られることを確認した。作製した金属リチウム負極複合体は、全固体リチウム電池の負極として機能し、可逆的な充放電反応が進行することが分かった。

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  • 固体電解質材料合成の多様化と全固体リチウム硫黄電池への応用

    研究課題/領域番号:20K05683  2020年4月 - 2023年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(C)  基盤研究(C)

    鈴木 耕太

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    配分額:4290000円 ( 直接経費:3300000円 、 間接経費:990000円 )

    本研究では,高性能な全固体リチウム硫黄電池実現のため,(I) 固体電解質材料合成の多様化を実現し,(II) 液相法を用いて,三次元規則配列したメソ孔を有するカーボンレプリカ(CR)内へ,硫黄活物質,固体電解質を導入した正極複合体の合成を行った.
    2021年度は前駆体処理,熱処理温度,ガス純度などのプロセス検討により,アルゴン気流下で合成可能なLi10GeP2S12系固体電解質の多様性を開拓した.組成としてLi-M-P-S(M = Ge, Si, Sn, P)を対象とした.M = Ge, Sn, Sn-Siに関してはLi10GeP2S12型構造相が再現よく得られる条件を見いだすことができ,得られた試料のイオン導電率は従来の真空封入法で合成した試料と同程度の値となることを確認した.さらに,M=Si系については,硫黄の一部を酸素やハロゲンで置き換えることで,アルゴン気流下で目的相が得られることを見いだした.一方で,一連のLi-M-P-S系電解質の液相合成については,最適な溶媒と焼成条件が見いだせず,正極複合体の合成にはLi2S活物質とLi6PS5Br系電解質の組み合わせを検討した.Li2S, P2S5, LiBrおよびCRをLi2S:CR:電解質の重量比が4:1:5となるように液相中で混合し,焼成することで正極複合体を得た.同様の重量比で機械混合により作成した正極複合体と電池性能を比較すると,液相混合の方が1.5倍程高い放電を示すことが分かった.また,細孔径の異なるCRを試験した結果,より径の大きな(100 nm)CRにおいて比較的高い放電容量(700 mAh/g)を確認した.さらに,ハロゲン化リチウムや炭素材料などの添加効果についても検討を行っており,液相混合による正極複合体の設計における,電池性能決定因子のスクリーニングを順調に進めることができた.

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  • 薄膜合成法による蓄電固体界面モデルの構築

    研究課題/領域番号:20H05286  2020年4月 - 2022年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)  新学術領域研究(研究領域提案型)

    鈴木 耕太

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    配分額:6500000円 ( 直接経費:5000000円 、 間接経費:1500000円 )

    本研究では,薄膜合成法により,固体電池内部の界面反応解析に適した蓄電固体界面モデルを作製し,その解析実施に必要な基盤技術を構築した.
    最終年度は,連携研究として,硫化物系固体電解質を採用した薄膜モデル電池の作製と提供を行った.外部機関でエピタキシャル電極/単結晶基板の二層構造を作製し,その表面に1-3 μm厚さの硫化物系固体電解質薄膜をセパレータ-層として堆積させた.作製した薄膜電池は可逆的な充放電反応を示し,任意の電極と硫化物系固体電池からなるモデル界面を提供する連携体制を確立した.また,独自に構築してきた104-Li(Ni,Co,Mn)O2,111-Li4Ti5O12, 001-Li2RuO3, 001-Li2MnO3, 001-TiO2膜と固体電解質膜を組み合わせた,様々なモデル系固体界面に対して,充放電中のその場観察技術を向上させた.放射光X線を用いた表面X線回折による解析では,製膜サイズ規定用のマスク形状,集電体材料の組成や膜厚制御などにより,再現性高く,電気化学特性と界面数nm領域における結晶構造変化の相関解析ができる環境を構築した.また,リチウム濃度変化の検出が可能な中性子反射率法による界面解析では,真空セルの新規設計により,15 x 15 mm2の大面積試料を3サンプル並行して,シームレスに電気化学計測と反射率スペクトルデータを取得できるシステムが完成した.
    獲得した界面構造の解析による,実用固体電池の界面設計指針提言までは至らなかったが,多様なモデル系の構築と連携体制,モデル固体界面のその場観測プラットフォームが完成したことは大きな成果である.継続的な界面構築と解析による,固体電池内部,特に重要な固固界面における現象解明が期待できる.

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  • 高機能固体イオニクス材料の創出

    研究課題/領域番号:19H05793  2019年6月 - 2024年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)  新学術領域研究(研究領域提案型)

    平山 雅章, 森 大輔, 鈴木 耕太

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    配分額:101920000円 ( 直接経費:78400000円 、 間接経費:23520000円 )

    本研究では,機能コアの開発による高機能固体イオニクス材料の創出を目的とし,【1】粒界・界面の合成および評価手法構築,【2】機能コアによるイオニクス材料の機能開拓,【3】高機能固体イオニクス材料の設計手法開発,を進めている.【1】薄膜モデル系で構築した全固体リチウム電池正極/固体電解質界面について,operando硬X線光電子分光で電子状態のその場観測に成功し,リチウム脱挿入時の電荷補償を遷移金属カチオンおよび酸素アニオンが共に担うことで,多くのLiが脱挿入することを実証した.実用多結晶系においても,表面・界面や空隙を制御し,分光法・顕微鏡法で構造を実測する手法を構築できた.その成果として,充放電時における界面導電性の低下を機械的および化学的な要因に分離して解析できた.【2】材料粒界・界面の制御で新しい高機能イオニクス材料を創出できることを明らかにした.具体的には,大気安定性に課題がある硫化物電解質についてLi9+δP3+δ’S12-kOkを見いだし,結晶性を高めることで安定性を向上できた現在公募班と連携し,透過型電子顕微鏡による局所構造観察から詳細解析を進めている.【3】イオニクス材料開発の高効率化するために,理論計算・情報科学の導入を推進している.高イオン導電体Li9.54Si1.74P1.44S11.7Cl0.3について,A01(イ)班と連携した理論計算からCl導入によるLi空孔形成エネルギーの減少が高速Li拡散に重要であることをみいだした.得られた成果を情報科学に取り込んだ新物質探索へと展開を進めている.

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  • 液相法による硫黄-カーボンレプリカ-固体電解質複合体の構築と全固体電池特性の評価

    研究課題/領域番号:18K14304  2018年4月 - 2020年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 若手研究  若手研究

    鈴木 耕太

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    配分額:4160000円 ( 直接経費:3200000円 、 間接経費:960000円 )

    次世代の蓄電デバイスとして期待されている全固体型のリチウム硫黄電池の高性能化に向けて、固体電解質の液相合成法と全固体電池用正極複合体の合成への応用を検討した。
    1.アルジロダイト型Li6PS5Cl材料の溶液を用いて正極複合体を作成し、全固体電池特性を評価した。細孔径10-100nm程度のカーボンレプリカ内へとの導入と再析出が可能であることが明らかになった。さらに、カーボンレプリカにあらかじめ硫黄を導入した、硫黄/カーボンレプリカ複合体に対して固体電解質の導入を行い、硫黄正極複合体を得た。様々な細孔径のカーボンレプリカを用いて試験することで、電池特性の細孔径サイズ依存性を明らかにできた。液相法による細孔内への固体電解質導入の効果は、細孔径が小さいときに特に有効であり、機械混合法で得られた硫黄正極複合体と比べて高いサイクル特性を示した。
    2.超イオン導電体Li10GeP2S12の溶解に適した溶媒をスクリーニングした。アルゴンガスで充填したグローブボックス内で、各種溶媒に対するLi10GeP2S12の溶解試験を行った。低級アルコールにLi10GeP2S12は溶解可能であった。これら溶媒に対する電解質の質量分率が特に重要であり、最適化することでLi10GeP2S12が完全溶解した均一溶液が得られることが分かった。
    3.液相法が固体電解質材料の物性へ与える影響を調べた。液相プロセス後の試料に対して溶媒を除去する乾燥を実施し、その後必要に応じて高温での焼成を行った。懸濁液および均一溶液を介して得られるLi10GeP2S12は、液相プロセスによる顕著なイオン導電率の減少を示さないこと明らかになった。一方で、均一溶液の扱いは難しく、わずかな水分の混入や混合時間、温度の変化によってLi10GeP2S12相が再析出しないことが分かった。

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  • ヒドリドイオン導電性酸水素化物の薄膜合成

    研究課題/領域番号:17K19171  2017年6月 - 2019年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  挑戦的研究(萌芽)

    菅野 了次, 平山 雅章, 鈴木 耕太, 小林 玄器

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    配分額:6500000円 ( 直接経費:5000000円 、 間接経費:1500000円 )

    パルスレーザー堆積法でヒドリドイオン導電性La2LiHO3薄膜を単結晶基板上に合成し、その結晶配向を明らかにした。La2LiHO3薄膜は多結晶粉末に比べて二桁高い導電率を示し、製膜中の陰イオン欠損により電子伝導性が発現したことが示唆された。デバイス作製時の電極として期待できるBaTiO3-xHxはスパッタリング法により、100配向膜が得られることが分かった。ヒドリドイオン導電体として機能する酸水素化物薄膜の合成には、合成条件、もしくは合成後の処理条件を確立する必要があることが示唆された。一方で、電極材料の合成おいて進捗があり、ヒドリドイオン導電性薄膜からなるデバイス構築の可能性を見いだした。

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  • 超イオン導電体の創出

    研究課題/領域番号:17H06145  2017年5月 - 2021年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(S)  基盤研究(S)

    菅野 了次, 田村 和久, 平山 雅章, 小林 玄器, 堀 智, 鈴木 耕太, 日沼 洋陽, 米村 雅雄

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    配分額:168350000円 ( 直接経費:129500000円 、 間接経費:38850000円 )

    新しい電気化学エネルギー変換・貯蔵デバイスの開発の鍵を握る超イオン伝導体において、リチウムおよびヒドリド導電体さらには他の一価イオン伝導性を示す新物質の探索を行った。
    リチウム導電体に関する成果: 中性子回折実験が可能なLi10GeP2S12単結晶を用いて、単結晶中性子回折法により、構造を明らかにした。これまで見落とされていたリチウム位置を低温(10 K)データのMEM解析を行い発見した。発見されたLi位置は第一原理計算からも支持された。室温における構造解析から、リチウムの熱振動が十分に大きいことを確認し、一粒子ポテンシャル(OPP)法を用いてリチウムの拡散障壁を決定した。10Kの実験データを初期構造とする、空孔に着目したLi拡散モデルを用いてNEB法によって求めた拡散障壁は、実験値ベースのOPP法による結果と定性的に一致し、空間分布を持つLiの位置不規則性における、空孔の重要性を初めて明らかにした。
    ヒドリド導電体に関する成果: K2NiF4型のヒドリドイオン導電体Ba2ScHO3を合成し、カチオン種の価数とアニオン配列との関連性を明らかにした。K2NiF4型構造のペロブスカイト層内をヒドリドイオンが優先的に占有するLi系の酸水素化物(Ln-Li-H-O)とは異なり、ヒドリドイオンが岩塩層内を選択的に占有した[Ba2HO]+層と[ScO2]-層が積層した構造をとる。この非遷移金属系酸水素化物におけるヒドリドイオンのサイト選択制は、ポーリングの静電原子価則から説明することができ、ヒドリドイオンが価数の低いカチオンの近傍を、O2-が価数の高いカチオンの近傍を優先的に占有することが明らかになった。この結果は、カチオン種の選択によって酸水素化物中のH/O配列が制御できることことを示しており、今後のヒドリドイオン導電性酸水素化物の物質探索において重要な設計指針となる。

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  • ヒドリド導電メカニズムの開拓とデバイス開発

    研究課題/領域番号:15K13803  2015年4月 - 2017年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業  挑戦的萌芽研究

    菅野 了次, 平山 雅章, 鈴木 耕太, 小林 玄器

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    配分額:3900000円 ( 直接経費:3000000円 、 間接経費:900000円 )

    「ヒドリド導電メカニズムの開拓とデバイス開発」を目的として、ヒドリドイオン(H-)が固体内を拡散する物質を基に、新規材料探索、導電機構の解析を行った。酸水素化物系におけるヒドリド導電体の基本構造であるK2NiF4型のヒドリド導電は、主にペロブスカイト層内で進行することを見出し、岩塩層内におけるヒドリドよりペロブスカイト層内のヒドリドが相対的に高速拡散することを明らかにした。K2NiF4型La-Sr-Li-H-O系材料は、水素雰囲気で密封したコンテナでの焼成で合成が可能であり、高圧合成と比較して一度により多くの試料が得られるため、デバイス検証に適したプロセスが確立できた。

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  • 全固体電池創成に向けた基礎研究ー空間電荷層構造の解明と制御

    研究課題/領域番号:25248051  2013年10月 - 2016年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 基盤研究(A)  基盤研究(A)

    菅野 了次, 川路 均, 田村 和久, 今西 誠之, 平山 雅章, 鈴木 耕太, 園山 範之, 米村 雅雄

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    配分額:44200000円 ( 直接経費:34000000円 、 間接経費:10200000円 )

    高性能な全固体電池の実現に向けた研究を行い、以下の成果を得た。(1) 電極電解質界面に形成される空間電荷層構造と電池反応の相関を明らかにし、新たな界面観測手法の開拓を行った。(2) 新規な電極、電解質材料を開発した。さらに薄膜合成法を応用した新しい材料創出法を開発した。(3) 高エネルギー型、高出力型の全固体薄膜電池を作製し、その可能性を実証した。

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  • ナノ構造情報に基づいた新しい固体イオニクス材料の創出

    研究課題/領域番号:25106009  2013年6月 - 2018年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 新学術領域研究(研究領域提案型)  新学術領域研究(研究領域提案型)

    菅野 了次, 田村 和久, 平山 雅章, 鈴木 耕太, 小林 玄器, 森 大輔

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    配分額:139100000円 ( 直接経費:107000000円 、 間接経費:32100000円 )

    エネルギーデバイスへ応用可能な新しいイオニクス材料の開発を行った。古典的な材料探索に加え、理論科学、情報科学との連携により、材料探索の新しい指針を検討した。新しいイオン導電種であるヒドリド導電体を開発し、全固体型のデバイス用電解質としての応用可能性を見出すことができた。量子ビームを使ったナノ界面解析では、数nmスケールの電気化学界面構造とデバイス性能との相関と制御指針を見出すことができた。既知構造を利用した探索により、リチウムイオン、酸化物イオンが拡散する固体電解質を開発した。さらに、情報科学の手法を用いて新組成、新構造を有する材料探索にも着手し、その課題と展開可能性を提示することができた。

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  • ヒドリドデバイスの創成

    研究課題/領域番号:25620180  2013年4月 - 2015年3月

    日本学術振興会  科学研究費助成事業 挑戦的萌芽研究  挑戦的萌芽研究

    菅野 了次, 平山 雅章, 小林 玄器, 鈴木 耕太

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    配分額:4030000円 ( 直接経費:3100000円 、 間接経費:930000円 )

    「ヒドリドデバイス創成」を目的として,ヒドリドイオン(H-)が固体内を拡散する物質を基に電気・化学エネルギー変換デバイスの可能性を探究した.ヒドリドイオン導電性を有するK2NiF4型構造を有する酸水素化物が固体電解質として機能することを確認した.開発した電解質を用いてエネルギー変換(発電)デバイスの開発を行った.Pd電極を用いることでH2からH-への触媒反応が進行し、エネルギー変換型デバイス実現が可能であることを見出した.更なる触媒材料の探索により,エネルギー変換効率に優れるデバイスの構築が期待できる.新規なイオン導電現象に基づくヒドリドデバイス創成の可能性を見出すことができた.

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