4研究成果／次世代エネルギーデバイス

R-21

2022

複合アニオン化合物Ba₂H₃X中のショットキー欠陥とヒドリド伝導

アピールポイント

新奇固体電池電解質のイオン伝導機構の解析
【技術シーズ：網羅的点欠陥／移動エネルギー計算】

課題

・水素化物イオン（H^-、ヒドリドイオン）が伝導する新しいイオン伝導体に注目

・Ba₂H₃X (X=Cl、Br、I)で200 ℃で10^‒3 S/cm を超える高いH^‒イオン伝導

・その支配的な点欠陥種とイオン伝導機構は未解明

解決手段

・Ba₂H₃X中の点欠陥形成エネルギーの網羅的第一原理計算を行い支配的な点欠陥種を決定

・ヒドリドイオンの伝導過程の移動エネルギーを算出

成果・新規性

・ヒドリド空孔とバリウム空孔のショットキー欠陥が支配的な欠陥であることを解明

・最近接H1-H2サイト間の空孔機構により、ヒドリドイオンは0.2 eV程度の低い移動エネルギーで伝導

・実験方法：平面波基底PAW法（VASPコード）、Nudged Elastic Band （NEB）法

期待される市場・応用

・ヒドリドイオン伝導体を固体電解質に用いた新奇固体電池

発表文献

H. Ubukata, F. Takeiri, K. Shitara, C. Tassel, T. Saito, T. Kamiyama, T. Broux, A. Kuwabara, G. Kobayashi, H. Kageyama, Sci. Adv. 7 (2021) eabf7883.

謝　辞：本研究は、科研費新学術領域「複合アニオン化合物の理解:化学・構造・電子状態解析」（16H06440）で実施されたものである。

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