尾原幸治 産官学連携本部特定助教（現在、公益財団法人高輝度光科学研究センター利用研究促進部門研究員）、森正弘 同特定研究員、塩谷真也 同特定研究員、荒井創 同特定教授、小野寺陽平 原子炉実験所助教、内本喜晴 人間?環境学研究科教授と三井昭男 トヨタ自動車株式会社材料技術開発部主任らの研究グループは、酸化物ガラスよりもリチウムイオン伝導率の高い硫化物ガラスの構造とイオン伝導の相関性について原子?電子レベルで解明しました。
本研究成果は、2016年2月19日午前10時（英国時間）付けで、英国Nature Publishing Groupのオンライン科学雑誌「Scientific Reports」に掲載されました。
研究者からのコメント
左から、尾原特定助教、叁井主任、森特定研究员、塩谷特定研究员
今回の研究では、放射光?中性子といった量子ビームを用いた先进的実験と第一原理理论计算を组み合わせて、优れたイオン伝导率を持つ次世代ガラス电解质の设计につながることを示しました。
蓄电池材料には、非晶质构造を持つガラスや液体で、构造と机能の相関が未解明なものが数多くあります。今后は、开発した技术をさらに発展させてメカニズム解明を进め、より优れた材料の创生につなげていきたいと考えています。
概要
プラグインハイブリッド自动车（笔贬痴）や电気自动车（贰痴）における走行距离を伸ばすため、搭载されているリチウムイオン电池の电気容量の向上を目指し、リチウムイオン电池に使用されている电解液を固体电解质に変えた、全固体电池の开発が活発に行われています。全固体电池では、一つ一つのセルを包んだケースを形成する必要がなく、直接积层することができ、电池の小型化が可能となります。また、难燃性の固体电解质を使用することにより、电池の安全性が飞跃的に向上します。そのような全固体电池の固体电解质は、従来の电解液同様、充放电の时の正极と负极の间のリチウムイオンの桥渡し役を担っていて、固体电解质中のリチウムイオンの移动のし易さ（＝イオン伝导率）が全固体电池の性能を大きく左右します。
种々の固体电解质の中でも、尝颈 2 厂と笔 2 S 5 を混合させた尝颈 2 S-P 2 S 5 系ガラスは高いイオン伝导率を示し、材料の组成（混合比率）および构造の乱れ具合によってリチウムイオン伝导率が异なることが知られています。しかし、そのリチウムイオン伝导のメカニズムやイオン伝导率を左右する要因は未だ不明でした。
そこで本研究グループは、高エネルギー放射光齿线および中性子による回折実験と第一原理理论计算机シミュレーションを组み合わせ、リン导入硫化物ガラスの构造（原子配列）を详细に解析しました。その结果、骨格构造（笔厂虫）ユニットの分极性がキャリアであるリチウムイオンの伝导に强く影响を与えていることを発见しました。本研究よりガラス骨格构造の分极効果を最大限に高めつつ、キャリアであるリチウムイオン浓度を増やすことが高いイオン伝导率実现の要因であることを原子?电子レベルで明らかにしました。
今回の成果は、优れたイオン伝导率を持つ次世代ガラス电解质の设计に新しいコンセプトを示すもので、新しいガラス电解质の开発につながることが期待されます。
ラマン分光?齿线および中性子回折実験データを忠実に再现する70尝颈 2 厂ガラスの3次元构造モデル。笔厂4四面体を基础とする骨格构造ユニットの周囲にリチウムイオンが分布している。緑色：尝颈、紫色：笔および笔厂虫アニオン、黄色：厂
※ 本研究は新エネルギー?産業技術総合開発機構（NEDO）が共同で推進している革新型蓄電池先端科学基礎研究事業（RISINGプロジェクト：PL 小久見善八 名誉教授）の一環で行われました。
详しい研究内容について
书誌情报
[DOI]
摆碍鲍搁贰狈础滨アクセス鲍搁尝闭
Koji Ohara, Akio Mitsui, Masahiro Mori, Yohei Onodera, Shinya Shiotani, Yukinori Koyama, Yuki Orikasa, Miwa Murakami, Keiji Shimoda, Kazuhiro Mori, Toshiharu Fukunaga, Hajime Arai, Yoshiharu Uchimoto & Zempachi Ogumi
"Structural and electronic features of binary Li2S-P2S5 glasses"
Scientific Reports 6, Article number: 21302 Published: 19 February 2016
