固体イオニクス材料におけるイオン・電子伝導の発現メカニズム、デバイスの作製・評価、動作原理の把握

固体の中をイオンが高速で移動できる“固体イオニクス”材料は、燃料電池や二次電池などのエネルギー変換デバイスを中心に、幅広く応用されている材料です。 　このセミナーでは、固体イオニクス材料におけるイオン・電子伝導の発現メカニズム、固体イオニクス材料を用いたデバイスの動作原理についての理論的な取扱い方を学びます。また、固体イオニクス材料の各種物性を実験的に適切に評価するための手法、注意すべき事項について、具体例をまじえて説明します。

1. 固体イオニクス材料概論
   1. 固体における電気伝導
   2. 固体におけるイオン伝導と格子欠陥
   3. 固体イオニクス材料の具体例
      1. Agイオン伝導体:α-ヨウ化銀
      2. Naイオン伝導体:β-アルミナ
      3. 酸化物イオン伝導体:安定化ジルコニアなど
      4. プロトン伝導体:ペロブスカイト型酸化物
      5. イオン-電子混合伝導体
   4. 固体イオニクス材料の応用例と現状
      1. 金属の高温酸化
      2. 燃料電池
         • 固体酸化物形燃料電池
      3. センサー
         • 酸素センサー
      4. 二次電池
         • リチウムイオン二次電池
2. 固体イオニクス材料の理論的取扱い
   1. 固体イオニクス材料の熱力学
      1. 化学ポテンシャル、電気化学ポテンシャルとは
      2. 酸化物の熱力学
      3. 酸素不定比性
      4. Kroger-Vink表記
      5. Brouwer図
   2. 固体におけるイオン伝導の理論的取扱い
      1. 固体における原子の拡散
      2. 拡散方程式、拡散係数
      3. イオン伝導の駆動力
      4. 混合伝導体の取り扱い (ワグナー理論)
   3. 固体イオニクスデバイスの熱力学
      1. 全固体電池の起電力の考え方
      2. 全固体電池におけるポテンシャル分布
      3. 液体電解質電池との類似点・相違点
3. 固体イオニクス材料・デバイスの評価法
   1. 固体イオニクス材料合成上の注意点
      1. 固相反応、液相反応
      2. 焼結体の作製
   2. 固体イオニクス材料・デバイス評価上の注意点
      1. 電気化学セル
      2. 参照電極
      3. 実験条件の調整
   3. 固体イオニクス材料の材料物性評価の具体例
      1. 導電率 : 直流四端子法
      2. 導電率 : 交流インピーダンス法
      3. イオン・電子導電率
   4. 固体イオニクスデバイスにおける電極反応評価の具体例
      1. 電気化学測定法
      2. 分光学的手法を用いたその場計測
• 質疑応答