固体イオニクス材料のイオン伝導機構、物性制御とその評価法

固体でありながら、そ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に代表されるエネルギー変換デバイスを始め、センサー、リアクタなど、幅広いデバイスへの応用が期待されています。 　本講座では、固体イオニクス材料におけるイオン・電子伝導性や反応性、それらに深く関わる格子欠陥の理論的取扱いを解説します。また、イオニクス材料の物理/化学的性質、各種物性の適切な実験的評価手法について、具体例を交えて紹介します。

1. 固体イオニクス材料とは
   1. 固体におけるイオン伝導と格子欠陥
   2. 固体イオニクス材料の具体例
   3. 固体イオニクス材料の応用例と現状
      1. 固体酸化物形燃料電池、酸素センサー
      2. 一次・二次電池
2. 固体イオニクス材料の基礎
   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
      2. 酸化物の熱力学
      3. 格子欠陥と酸素不定比性
   2. 固体におけるイオン伝導の理論
      1. イオン伝導の駆動力
      2. 拡散方程式、拡散係数
      3. 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. 固体イオニクス材料の混合導電性とデバイス性能
      4. 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の合成
   2. 適切な材料・デバイス評価のための電気化学セルの作製
   3. 固体イオニクス材料の材料物性評価
      1. 導電率
      2. イオン・電子導電率、輸率
   4. 固体イオニクスデバイスにおける電極反応の評価
      1. 電気化学測定法
      2. 分光学的手法を用いたオペランド計測
• 質疑応答