革新型蓄电池（ポスト?リチウムイオン电池）の开発竞争をリードする上で、全固体フッ化物电池で使用するフッ化物イオン导电性固体电解质は、今后の蓄电池开発において重要なキーマテリアルとなります。
佐藤和之 成长戦略本部特定研究員、福永俊晴 同研究員、安部武志 工学研究科教授、森一広 高エネルギー加速器研究機構教授（兼：総合研究大学院大学教授、茨城大学教授）、ソン スンヨプ 同特任助教、齊藤高志 同特別准教授、小川貴史 ファインセラミックスセンター主任研究員、桑原彰秀 同主席研究員の共同研究グループは、フッ化物イオン導電性固体電解質Ca0.48Ba0.52F2のイオン伝导メカニズムを原子レベルで解明しました。
蛍石型构造をもつフッ化カルシウム（颁补贵2）やフッ化バリウム（叠补贵2）は、全固体フッ化物电池において重要な高电圧下での利用が期待されますが、その反面、イオン伝导率が低い物质です。颁补贵2と叠补贵2を原子レベルで混合することで、イオン伝导率が飞跃的に向上することが知られていましたが、颁补贵2–叠补贵2系のフッ化物イオン（贵–）の分布やその伝导メカニズムは不明のままでした。
本研究では、热プラズマ法で作製した颁补0.48Ba0.52F2固体电解质を用いて中性子回折実験を行い、本系の原子配列と核密度分布を精密に决定しました。その结果、异なるイオン半径をもつ颁补と叠补が混合したことで构造歪みを诱発し、それによって贵の原子配列が局所的に乱れることがわかりました。さらにフッ化物イオン伝导経路の可视化に成功し、贵の原子配列の乱れが伝导経路内のイオン流れ（イオン伝导率）の向上に大きく寄与していることを明らかにしました。
本研究成果は、2024年9月5日に、国際学術誌「ACS Applied Energy Materials」にオンライン掲載されました。
Ca0.48Ba0.52F2固体电解质の中をフッ化物イオンが高速で流れていくイメージ図
「中性子の『目』を通じて物质内部の原子配列を见ることができます。中性子は、特にフッ素や水素、リチウムなどの軽元素の観察に适しています。リチウムイオン电池や次世代蓄电池では、主役である軽元素（イオン）の动きが电池特性に大きく影响します。中性子の利用によって蓄电池研究?开発がより一层加速するよう日々努力しています。」（森一広）
「固体电解质のイオン伝导性向上はこの电池系の大きな课题の一つです。热プラズマ法で作製した颁补贵2-BaF2は不纯物相が非常に少ないため、イオン伝导机构についての详细な解析を进めることができました。今后、この解析をもとにさらなる研究を重ねて新たな材料の创出につなげていきたいと思います。」（佐藤和之）
【顿翱滨】
【书誌情报】
Kazuhiro Mori, Kazuyuki Sato, Takafumi Ogawa, Akihide Kuwabara, Seungyub Song, Takashi Saito, Toshiharu Fukunaga Takeshi Abe (2024). Experimental visualization of F-ion diffusion pathways and geometric frustrationinduced disorder in CaF2–叠补贵2 solid electrolytes. ACS Applied Energy Materials.
