【発表のポイント】

• ソフトな陰イオンからなる新しい逆ペロブスカイト化合物の合成
• アルカリ金属イオン電池の固体電解質として期待
• 低エネルギーの回転モードが高速イオン伝導をアシスト

【概要】

京都大学アイセムス 陰山洋 連携主任研究者（兼 工学研究科教授）、同工学研究科 Cedric Tassel 准教授、高勝寒 博士後期課程二回生、同人間環境学研究科 山本健太郎 特定助教、内本喜晴教授、ファインセラミックスセンター 藤井進 研究員、桑原彰秀 主任研究員、東北大学大学院工学研究科 及川格 助教、高村仁 教授、東京工業大学理学院 藤井孝太郎 助教、八島正知 教授らの研究グループは、ソフトな陰イオンで構成された一連の逆ペロブスカイト化合物を初めて合成することに成功し、アルカリイオン電池の固体電解質として優れた性質を示すことを明らかにしました。低いエネルギーをもつ特異な回転モードが同物質における高速イオン伝導を助けている可能性を理論的に示しました。

安全な次世代型の全固体電池を実現するため熾烈な研究開発が世界中で進められていま すが、そのためには優れたイオン伝導をもつ固体電解質が求められています。逆ペロブスカイト構造は、構成元素の６割をアルカリイオンが占めることから、次世代型蓄電池の固体電解質の候補として有望視されていますが、アルカリ金属イオンと陰イオン間の強いクーロン相互作用が、イオン伝導を弱める点が課題でした。本研究では、負電荷をもつ水素（ヒドリド）が高い分極率をもつことに着目し、カルコゲン（X = S、Se、Te）と組み合わせたソフトな陰イオン格子からなる新規な逆ペロブスカイト（Li₃HX とNa₃HX）の合成に成功し、同物質が高いイオン伝導度を示すことを見出しました。多くのペロブスカイト化合物にみられる構造歪みが本物質では皆無であることがわかりました。この結晶の高い対称性によって、低いエネルギーをもつ局所八面体の回転モードが生じ、アルカリ金属イオン伝導を促進する可能性を理論的に提案しました。今後、欠損制御を利用することで更なるイオン伝導度の向上が期待されます。

本研究成果は、新学術領域研究「複合アニオン化合物の創製と新機能」、戦略的創造研 究推進事業CREST「アニオン超空間を活かした無機化合物の創製と機能開拓」の一環として行われ、英国のオンライン科学誌「ネイチャーコミュニケーションズ（NatureCommunications）」誌でロンドン時間1月8日に公開されました。

図1 a既存の逆ペロブスカイトLi₃OCl。bソフトな陰イオンのみからなるLi₃HS（本研究）。通常の（逆）ペロブスカイトで見られる対称性の低下が、本研究で得られたM₃HX (M=Li,Na,X=S,Se,Te)では起こらず高い対称性（立方晶）を保つ。

詳細（プレスリリース本文）

問い合わせ先

＜研究内容に関して＞
東北大学大学院工学研究科 知能デバイス材料学専攻
教授 高村 仁
TEL: 022-795-3938
Email: takamura*material.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

＜報道に関して＞
東北大学工学研究科情報広報室
担当 沼澤 みどり
TEL: 022-795-5898
Email: eng-pr*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）