4研究成果／次世代エネルギーデバイス

R-19

2022

固体電解質CeF₃におけるフッ化物イオン伝導の第一原理計算

アピールポイント

室温動作イオン伝導体となり得る無機結晶の探索
【技術シーズ：第一原理計算／遷移状態探索】

課題

・フッ化物シャトル二次電池は次世代二次電池の有力候補の一つ

・全固体電池化にはフッ化物イオン伝導性に優れた固体電解質の開発が不可欠

解決手段

・第一原理計算を用いた無添加CeF₃およびSrF₂添加CeF₃における欠陥形成エネルギーの評価とイオン伝導担体の決定

・遷移状態探索法を用いてSr添加CeF₃におけるフッ化物イオン拡散の素過程の解明と長距離拡散におけるボトルネックの特定

成果・新規性

・無添加CeF₃におけるフッ化物イオン空孔の移動エネルギーは0.08～0.22 eV
→ LaF₃中のフッ化物イオン空孔は拡散しやすい電荷担体

・Sr添加CeF₃におけるフッ化物イオン空孔はSr近傍で移動エネルギー障壁が非常に高い。
→ ドーパント添加の最適化によりイオン伝導度向上の可能性

・計算方法：平面波基底PAW法、VASPコード

期待される市場・応用

・全固体フッ化物イオン二次電池

謝　辞：本研究は、NEDO「電気自動車用革新型蓄電池開発（JPNP21006）」において実施されたものである。