固体電解質界面（SEI）の構造と性能の関係を明らかに

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2025-07-24

engineering

{'items': [{'key': '6s4eg', 'term': '固体電解質界面（SEI）', 'description': {'blocks': [{'key': '7i4d', 'text': 'Solid Electrolyte Interphase の略で、電解液の分解により電極表面上に形成する薄い膜のこと。リチウムイオン電池の研究開発の中で存在が提唱され、その組成に応じてさまざまな機能をもつと言われている。SEIの組成は電解液の構成成分や組成を変化させることにより制御できると以前から言われているが、実験的な観察が難しく、理解がそれほど進んでいない。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': '7kla8', 'term': 'ハーバー・ボッシュ法', 'description': {'blocks': [{'key': '3pmfg', 'text': '鉄系触媒上で、窒素と水素を 400–600度、200–1000 atmの超臨界流体状態で直接反応させることでアンモニアを生産する方法。本プロセスでのエネルギー消費量は、全世界のエネルギー消費量の数％を占めると言われている。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': '6ucu4', 'term': 'in situ赤外分光法', 'description': {'blocks': [{'key': 'blb41', 'text': '化学反応が起こっている最中の分子の振動や結合の変化を、赤外光を使ってリアルタイム（in situ）で観測する分析手法。反応の進行を分子レベルで可視化することができる。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': 'bnh2b', 'term': '低温走査電子顕微鏡（cryo-SEM）', 'description': {'blocks': [{'key': '3ehn6', 'text': '試料を凍結状態で観察する電子顕微鏡技術。ナノスケールの微細構造を壊さずに観察でき、反応中にできた繊細な構造も詳細に捉えることができる。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}, {'key': 'evso1', 'term': '窒素―アンモニア変換効率', 'description': {'blocks': [{'key': '19fh1', 'text': 'システムに流れた電流のうち、窒素―アンモニア変換反応(窒素還元反応)に使われた電流の占める割合から算出される。代表的な副反応としては、電解液の還元分解、（水が含まれている場合は）水の還元による水素発生反応などが挙げられる。', 'type': 'unstyled', 'depth': 0, 'inlineStyleRanges': [], 'entityRanges': [], 'data': {}}], 'entityMap': {}}}]}

['isir']

['片山 祐']

アンモニアのクリーン電解合成は、カーボンニュートラル実現の鍵となる物質変換反応の1つです。本研究では、水と窒素という2つのありふれた材料から、アンモニアという基幹材料が電気化学的に合成される「反応場」としてのSEIに着目しました。インペリアルカレッジロンドンとの国際共同研究により、各機関の特徴のある測定法を連動させることで、電解液の組成が少し変わるだけでSEIの構造に明確な変化が現れることを初めて明らかにしました。これにより、電解液の組成がなぜ反応効率に大きな影響を与えるのか？という謎の一端を解明できたと思っています。本成果は、電解液設計により理想的な「反応場」としてのSEIを設計するための第一歩となるものです。今後は電解液をさらにチューニングすることで反応に有利なSEIを形成し、クリーンなアンモニア合成を実現したいと考えています。

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片山 祐

准教授

産業科学研究所

https://rd.iai.osaka-u.ac.jp/ja/bd89296a2d26f50d.html