研究概要：

固体電池イオニクスグループでは、固体電池材料におけるイオン輸送を定量的に理解するための計測科学に取り組んでいます。

固体電池の性能は、材料内部の結晶構造だけでなく、粒界、ドメイン、電極／固体電解質界面など、異なる時間・空間スケールで生じるイオン移動に大きく左右されます。しかし、電気伝導度の測定だけでは、電子とイオンの寄与を区別したり、イオン輸送の経路や速さを明らかにしたりすることはできません。 そこで私たちは、PFG-NMRによる自己拡散係数の測定、リチウム同位体を用いたTOF-SIMSトレーサー解析、インピーダンス測定、オペランドSIMSなど、複数の手法を組み合わせています。これにより、バルク、粒界、異相界面、薄膜、単結晶などにおけるイオン輸送を、できるだけ定量的かつ相互に比較可能な形で評価しています。

私たちの目標は、単にイオン分布を可視化することではなく、イオン輸送を定量的に理解し、その知見を固体電池材料や界面の設計へつなげることです。得られた知見を基に、長寿命で安全な固体電池材料および界面の設計指針を確立することを目指しています。

学生募集：

北海道大学-NIMS連携大学院の博士課程の入学希望者を募集しています。NIMSジュニア研究員制度により、研究に従事しながら賃金の支給を受けることができます。社会人博士も受け入れています。

研究テーマは、全固体電池、固体電解質、イオン伝導、界面現象、NMR、TOF-SIMS、同位体トレーサー、電気化学測定などです。応募時点でNMRやSIMSの経験は必要ありません。化学、物理、材料科学、電気化学、計算科学など、異なる研究分野の経験を持ち、イオン輸送を定量的に理解したい方を歓迎します。

博士課程では、研究課題の設定から論文作成まで、一連の研究プロセスを主体的に経験し、自立した研究者として成長できる環境づくりを重視しています。関心のある方は、研究テーマや受入れ条件について事前にお問い合わせください。

Figure 1: 固体電池材料におけるリチウム輸送の時間・空間スケールを示す模式図。結晶内部、粒界、ドメイン、電極／固体電解質界面などでは、異なるイオン輸送現象が生じます。本グループでは、PFG-NMR、インピーダンス、同位体トレーサーTOF-SIMS、オペランドSIMSなどを組み合わせ、それぞれの現象を定量的に評価しています。