電気化学に基づく欠陥エンジニアリング技術の開発

中村 崇司

東北大学 多元物質科学研究所
准教授

中村 崇司

※ 所属、役職等は受賞当時のものです

研究概要

 カーボンニュートラルの実現に向けて、次世代型蓄電池や燃料電池などの高効率エネルギー貯蔵・変換技術は必要不可欠である。これらのデバイスを構成するエネルギー機能材料では材料中に存在する格子欠陥*が機能発現の源となることが知られている。中村氏は、固体電解質から成る電気化学セル*を用いて、電量滴定*により欠陥生成メカニズムを評価する手法を確立し、欠陥がどのように生成し、機能性にどのような影響を与えるか、その詳細を明らかにした。
近年では、上記技術を応用した印加電圧や電気量による欠陥制御技術を開発し、材料開発に欠陥を積極利用することにも挑戦している。これまでに、蓄電材料への酸素欠陥の導入によりエネルギー密度維持率が飛躍的に向上することを見出すなど、新規な成果が得られ始めており、新たな材料開発コンセプトの確立とエネルギー機能材料の革新が期待される。
*格子欠陥:結晶性材料における原子配列の乱れ。代表例として、空孔や置換イオン、格子間イオンなどが挙げられる。
*電気化学セル:電解質、正極および負極などから構成される電気化学測定用の器具
*電量滴定:電解によりイオンを発生させ、イオンと対象物質の反応が終了するまでに要した電解の電気量を測定することで、対象物質を評価する手法。

*格子欠陥:結晶性材料における原子配列の乱れ。代表例として、空孔や置換イオン、格子間イオンなどが挙げられる。
*電気化学セル:電解質、正極および負極などから構成される電気化学測定用の器具
*電量滴定:電解によりイオンを発生させ、イオンと対象物質の反応が終了するまでに要した電解の電気量を測定することで、対象物質を評価する手法。

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