フッ化硫化物系アニオン制御の基礎学理構築と固体電解質材料群の開拓

氟硫化物阴离子调控基础理论建立及固体电解质材料开发

• 批准号: 22KJ3013
• 负责人: 橘 慎太朗
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Ritsumeikan University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ3013/
• 关键词: フッ化硫化物; 複合アニオン化合物; フッ化物イオン伝導体; フッ化物イオン電池; 固体電解質

今年度は、フッ化硫化物La2+xSr1-xF4+xS2のイオン伝導支配因子を解明するとともに、未知フッ化硫化物相の探索を行い、新奇な結晶構造を持つフッ化物イオン伝導体を見出した。フッ化硫化物を用いたフッ化物イオン伝導体の材料設計が、フッ化物イオン伝導を示す結晶構造のバリエーション拡大に貢献できることを明らかにした。フッ化硫化物La2+xSr1-xF4+xS2は、フッ化物イオンと硫化物イオンが分け隔たれた2次元層状構造であり、フッ化物イオン層において正規サイトと格子間サイトが存在することを明らかにしていた。中性子構造解析によるフッ化物イオンサイトの精密化や核密度分布解析により、格子間サイトの占有率向上がフッ化物イオン伝導率の向上に効果的であることを明らかにした。また、La2+xSr1-xF4+xS2と同様の合成手法を用いることで、未知結晶相La-Ba-F-Sを新たに合成し、フッ化物イオン伝導を示すことを明らかにした。粉末X線回折パターンを用いた未知結晶構造解析を行い、結晶構造解明に成功した。具体的には、実空間法とリートベルト解析を組み合わせた結晶構造パラメータの精密化と結合原子価法(BVS法 : Bond Valence Sum)による化学的妥当性の評価を行った。未知結晶相La-Ba-F-Sは、既報のフッ化硫化物と同様に、2種類のアニオンが分け隔たれた2次元層状構造を有していることを明らかにした。

今年，我们阐明了氟硫化物La2+xSr1-xF4+xS2中离子传导的控制因素，寻找未知的氟硫化物物相，发现了一种具有新颖晶体结构的氟离子导体。据透露，使用氟硫化物的氟离子导体的材料设计有助于扩大表现出氟离子传导的晶体结构的变化。氟硫化物La2+xSr1-xF4+xS2具有氟离子和硫离子分离的二维层状结构，并且已经表明氟离子层中存在规则位点和间隙位点。通过中子结构分析和核密度分布分析对氟离子位点进行细化，发现增加间隙位点的占有率可以有效提高氟离子电导率。此外，采用与La2+xSr1-xF4+xS2相同的合成方法，我们合成了一种新的未知晶相La-Ba-F-S，并证明其具有氟离子传导性。我们利用粉末X射线衍射图分析了未知的晶体结构，并成功阐明了晶体结构。具体来说，我们结合实空间方法和Rietveld分析来细化晶体结构参数，并使用键价和法（BVS法）评估化学有效性。结果表明，未知晶相La-Ba-F-S具有二维层状结构，其中两种阴离子被分开，类似于之前报道的氟硫化物。

项目成果

Conduction Mechanism Analysis of Mixed Anion Compounds La2SrF4S2

混合阴离子化合物La2SrF4S2的传导机理分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 橘慎太朗;井手一人;山崎久嗣;當寺ヶ盛健志;三木秀教;齊藤高志;神山崇;折笠有基
• 通讯作者: 折笠有基

未知フッ化硫化物相La3Ba7F9S7の結晶構造解析とフッ化物イオン伝導特性

未知氟硫化物相La3Ba7F9S7的晶体结构分析及氟离子电导性能

• 发表时间: 2022
• 作者: 橘慎太朗;鐘承超;當寺ヶ盛健志;三木秀教;松永利之;折笠有基
• 通讯作者: 折笠有基

Fluorosulfide La2+xSr1-xF4+xS2 solid electrolytes for All-Solid-State Fluoride-Ion batteries

用于全固态氟离子电池的氟硫化物 La2 xSr1-xF4 xS2 固体电解质

• 发表时间: 2022
• 作者: Shintaro Tachibana;Takashi Saito;Takashi Kamiyama;Chengchao Zhong;and Yuki Orikasa
• 通讯作者: and Yuki Orikasa

Fluoride-ion Conduction of La-Sr-F-S Mixed Anion Compound

La-Sr-F-S混合阴离子化合物的氟离子传导

• 发表时间: 2021
• 作者: Shintaro Tachibana;Kazuto Ide;Hisatsugu Yamasaki;Takeshi Tojigamori;Hidenori Miki;Takashi Saito;Takashi Kamiyama;and Yuki Orikasa
• 通讯作者: and Yuki Orikasa

フッ化硫化物La2SrF4S2の導電メカニズム解析

氟硫化物La2SrF4S2的导电机理分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 橘慎太朗;井手一人;山崎久嗣;當寺ヶ盛健志;三木秀教;齊藤高志;神山崇;折笠有基
• 通讯作者: 折笠有基