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リサーチ！

研究のポイント

• リチウムイオンを引き寄せる誘電体ナノキューブを用いた正極活物質を開発
• ナノキューブ、活物質、電解液の界面の密度を高くすることで従来よりも高速な充放電を実現
• 超高速な充放電を可能とする次世代電池の開発に貢献

【連携先】国立大学法人岡山大学

今後の方向性

今後はナノキューブの粒子サイズ制御ならびに固定化プロセスや被覆率の制御の最適化などによるさらなる高速大容量化に向けた取り組みを進め、次世代の高速・大容量電池への適用を目指す。

研究のポイント

• 液晶と高分子の分子配向を維持したまま高分子を架橋して安定な相分離構造を形成
• 熱安定性を高め、透明／白濁切り換えの繰り返し耐久性を向上
• 10年以上相当の繰り返し耐久性の達成で、調光ガラスの実用化を促進

【連携先】神戸市立工業高等専門学校、大阪有機化学工業株式会社

今後の方向性

今回の成果で、窓ガラスのメンテナンス保証期間(10年程度)に相当する回数で温度変化を繰り返しても持ちこたえる耐久性向上を達成し、実用化の目途がついた。次の段階では、耐久性と並ぶ実用化の課題であるコスト削減に着手する。一方、ガラス基板を用いた調光ガラスは、新築建物などの窓ガラス施工時の導入が想定される。国内には既に窓が設置された既築物件が多くあり、本技術を普及させるため、今後、後貼りできる柔軟性のある透明基材を用いた調光フィルムの開発に取り組む。

概要

次世代の電子素子やエネルギー変換素子などの実現に向け、原子数個分の厚みを持つ薄膜や細線などのナノ材料に大きな注目が集まっています。産業技術総合研究所・極限機能材料研究部門の劉崢上級主任研究員らの研究チームは、3原子程度の究極的に細い構造を持つ遷移金属モノカルコゲナイドの新たな合成技術を開発し、その大面積薄膜の合成と原子細線の束状構造などの形成、そしてそれらの光学応答・電気伝導特性の解明に初めて成功しました。このような微細な細線の束や薄膜を使うことで、一次元に閉じ込められた電子の特殊な性質の解明や制御、微細な配線や透明で柔軟な電極、非常に小さな電力で動く電子デバイスやセンサー、高効率なエネルギー変換素子などへの応用が期待されます。本研究成果は、12月14日（米国東部時間）付けでアメリカ化学会が発行する英文誌Nano Lettersにて発表されました。

【連携先】東京都立大学、名古屋大学

研究のポイント

• 透過力の高い中性子線を用いて、非破壊で市販電池内部の不均一な劣化の進行を観測
• 結晶配向性を考慮した新規解析方法により、充電時の負極材中でのリチウム含有結晶の種類毎の不均一な密度分布が明らかに
• 充放電サイクル特性向上などのリチウムイオン二次電池の高性能化に貢献

【連携先】分析計測標準研究部門、株式会社日産アーク、大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構 物質構造科学研究所、一般財団法人総合科学研究機構 中性子科学センター

今後の方向性

今後は、電池が劣化する過程の充放電サイクル中における時系列的なオペランド観察、さまざまな条件で劣化したLIBの解析、X線・中性子線CTや他分析法を組み合わせた解析手法の構築などを行う。また非破壊計測・解析技術の改良を進め、正極材料や固体電池などへの適用範囲の拡大を行う。なお産総研では、ブラッグエッジイメージング測定が可能な中性子解析施設(AISTANS)の運用を最近開始している。

研究のポイント

• 窒化ケイ素セラミックスの厚みと絶縁耐圧の関係を数10μｍの厚みまで検証
• 超薄板窒化ケイ素セラミックス基板の高い絶縁耐圧を実証
• 次世代電気自動車や太陽光発電などの分野で、電力の変換と制御を行うパワーモジュールの高出力化・小型化への貢献に期待

今後の方向性

今後は、微細構造を調整した窒化ケイ素セラミックス基板の絶縁耐圧の厚み依存性や微細欠陥の影響を系統的に評価することにより、これまで明確にされていなかったセラミックス基板の絶縁破壊機構を解明し、破壊機構を考慮した材料設計を行うことで、より高い絶縁耐圧を有する薄板基板を開発するとともに、その電気的信頼性評価技術の高度化につなげ、次世代モビリティー用モジュール基板材料などへの展開を目指す。

概要

これまで、マグネシウム合金圧延材の室温成形性はアルミ合金と比較して低く、プレス成形に際しては、加工する圧延材と金型を200～300℃に加熱する必要がありました。開発した｢ZA系新マグネシウム合金圧延材｣は、Mg-Zn系合金に特定元素を微量に添加して結晶の配向を制御するとともに、実用的な強度を付与した合金です。
ZA系新合金圧延材は、従来の一般的なマグネシウム合金と比較して全く異なる結晶配向を示すため、アルミ合金並みの室温張出し成形性を発揮します。
また、ZA系新合金圧延材は、アルミダイカスト材を超える高い熱伝導率を示します。そのため、大量の熱を発生する次世代高速通信(5G)機器やこれらの搭載が進むモバイルIT機器、さらには、電動化や自動運転化によって搭載量の増加が見込まれる、熱対策が必要な車載電子機器への使用に好適な材料として大きな期待が寄せられています。

【連携先】日本金属株式会社、不二ライトメタル株式会社

研究のポイント

• 炭素繊維の束を用いた引張特性試験手法を開発
• 炭素繊維の力学特性を簡便に精繊維束の本数や長さの制限が少なく、リサイクル炭素繊維の品質評価をはじめ、さまざまな繊維の強度分布評価に適用可能度よく評価する手法を開発
• 繊維間の摩擦を考慮した解析法により、繊維の表面状態の影響も把握可能

【連携先】新構造材料技術研究組合、国立大学法人京都大学、国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構

今後の方向性

さまざまな状態のリサイクル炭素繊維への適用可能性を検証し、手法の改善を図るとともに、評価手法の標準化に向けた取り組みを進める。

研究のポイント

• 準大気圧プラズマ源を組み込んだ有機金属気相成長装置を独自に開発
• 高密度窒素系活性種を原料に高品質窒化インジウムの成長を実現
• 赤色から近赤外域の高効率光デバイスや次世代高周波デバイスへの応用に期待

【連携先】電子光基礎技術研究部門

今後の方向性

今後、装置のさらなる改良や成膜条件の最適化などを行い、より高品質なInNの成膜や高効率な赤色発光InGaN量子井戸構造の作製を行うと同時に、それらを用いた高効率光・電子デバイスの開発を進める。