東城 友都（とうじょう ともひろ）

これまで私は、主に①と②の研究を遂行してきた。それらの研究で得られた知見を活かし、研究題目の内容に展開する。

①「リチウムイオン二次電池（LIB）の性能因子を特定するための活物質粒子1個の基礎特性評価」

電極材料は、充放電反応を起こすための活物質、電子授受を円滑に行うための導電助剤、それらの粉末同士を接着させるための結着材から構成されるが、粒子径・形態、混合比、電極密度、電極厚等の様々な 条件が電池性能に関与するため、電極構成材料個々の本来の性能を評価することが望まれていた。そこで、 集束イオンビーム装置内で、白金蒸着により評価対象の一次粒子1個を金属針先端に固着し、結晶構造・ 粒子形態の大きく異なる活物質粒子の本質的な電気化学特性を解明した。

②「高容量カルシウムイオン二次電池（CIB）の電極材料開発」

Li+をCa2+に置換することで、原理上、反応電子数が2倍となり、電池容量も2倍となるが、巨大なCa2+を円滑に拡散させ、二電子分の電荷補償を担う活物質材料は限定されている。そこで、結晶学的にCa2+を 収容できるトンネル状や層状等の結晶構造において、Ca2+の電荷補償を担う元素の組み合わせを探索し、新規CIB電極材料の電気化学特性を明らかにした。

①、②の研究で用いた酸化チタンやチタンニオブ酸化物は、結晶構造および電子構造の観点から、光発電と蓄電の両方（光蓄電）を実現し得る可能性がある。特に、酸化チタン微粒子に光照射を行うと、結晶 面方位の電位勾配の違いにより、電子・正孔の分離移動が可能であり、また結晶学的・電気化学的にLi+やCa2+を収容可能であることが期待できる。特定の結晶面に励起された電子を蓄電に直接利用する（Li+やCa2+を還元させる）ことで光蓄電池として稼働可能である（図1）。一方、正孔はアニオン重合するような吸収体に受け渡す。今回、特定方位の結晶面を成長させた酸化チタン粒子1個または凝集体、その構 造を派生させた粒子1個または凝集体の発電・蓄電性能等の評価を行う。