【研究分野】構造・機能材料

【研究領域課題番号】21246100 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

リチウム / 水素 / 錯体水素化物 / 超イオン伝導 / 構造相転移 / 錯イオン / リチウムイオン二次電池 / エネルギー

【研究成果の概要】

リチウム超(高速)イオン伝導特性を示すLiBH_4をベースとした水素化物群の合成やその伝導機構の解明、そして関連する新たな水素化物群の創製などを目的とした研究を進めている。今年度、[BH_4]-錯イオンに加えて、[NH_2]-錯イオンや[AlH_4]-錯イオンを含む新たな水素化物群を合成し、結晶構造・格子振動・融解などの諸特性やイオン伝導率の温度依存性などを系統的に評価したところ、以下の結果が得られた。(1)[NH_2]-錯イオンから形成されるLiNH_2の場合、それ自体のイオン伝導度は室温で10^<-9>/cmと低い(LiIも同様の低い伝導度を示す)が、I^-を用いて[NH_2]-錯イオンを部分的に置換することで特徴的な層状構造を有する新しい錯体水素化物Li_3(NH_2)_2Iが生成し、さらにそのイオン伝導特性を評価したところ出発原料であるLiNH_2やLiIより4桁も高い値(室温で10^<-5>S/cm)を示すことが明らかとなった。この特徴的な層状構造は、ラーベス相構造を示す金属水素化物との類似性も強く、錯体水素化物と金属水素化物を繋ぐ新たな水素化物の最初の合成例としての学術意的な意味も大きい。(2)[AlH_4]-錯イオンや[AlH_6]^<3->錯イオンから構成されるLiAlH_4やLi_3AlH_6などの錯体水素化物でも高いイオン伝導度を示すことが明らかとなった。これらの知見は、[BH_4]^-や[NH_2]^-、[AlH_4]^-や[AlH_6]^<3->などに加えて、[NiH_4]^<4->、[CoH_5]^<4->、[MnH_6]^<5->などの錯イオンも含めた多様な錯体水素化物群を次世代リチウムイオン電池電解質として機能化する上、さらにリチウムイオン伝導と水素の(または水素を含む錯イオンの)ダイナミクスとの相関を解明する上で、極めて重要である。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2009 - 2011

【配分額】39,780千円 (直接経費: 30,600千円、間接経費: 9,180千円)

【研究分野】構造・機能材料

【研究領域課題番号】18206073 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

水素 / 水素化物 / エネルギー / 水素貯蔵 / リチウム / イオン伝導 / マイクロ波 / 中性子 / 錯体水素化物 / 電気陰性度 / 中性子遮蔽 / 超イオン伝導 / 複合材料 / ミリング

【研究成果の概要】

B(ホウ素)-H(水素)系錯体水素化物でのエネルギー関連機能や基礎物性などに関わる研究を実施した。「高密度水素貯蔵機能」に加えて、構造相転移に伴う「マイクロ波吸収(自己発熱)機能」やその要因となる「リチウム超イオン伝導機能」などを見出した。これらの革新的機能は、「水素貯蔵技術とマイクロ波利用技術との融合研究」や「新たなリチウムイオン電池用固体電解質の開発研究」など、多様なエネルギー応用の観点から極めて重要である。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2006 - 2008

【配分額】48,750千円 (直接経費: 37,500千円、間接経費: 11,250千円)