【ナノサイズ粒子を用いた電気化学的機能を有する多孔体の作製と応用】
・リチウムイオン伝導性三次元規則配列マクロ多孔体
　三次元規則配列多孔体リチウムイオン伝導性セラミックスはX線回折法により結晶構造を調べると、ペロブスカイト型構造を有するセラミックスであり、インピーダンス法によりイオン伝導性を評価すると10⁻⁴Scm⁻¹以上の伝導性を有しており、リチウム電池用電解質として機能する。リチウム電池用電解質にリチウム電池用の活物質を埋め込むことにより、電気化学的なシステムを構築することができる。実際にゾル・ゲル法を用いてLiCoO₂やLiMn₂O₄などの電池用材料をマクロ孔内部に充填することができる。コンポジット化することにより得られたセラミックス複合体は電子伝導性とイオン伝導性を兼ね備えた材料となっており、リチウム電池用の電極として機能する。LiCoO₂やLiMn₂O₄は正極材料として用いられるが、Li₄Ti₅O₁₂は負極材料として使用することが可能であり、これらの電極を組み合わせることによりリチウム電池を構成することができる。LiCoO₂正極とLi₄Ti₅O₁₂負極を用いて作製したリチウム電池はセラミックスで作製されており、一般的にはこのような充放電を行うことは容易ではないが、三次元規則配列多孔体を用いることにより興味深い結果を得ることができている。すなわち、この結果は、三次元的に均一な状態で固相電気化学反応界面を拡張することができれば、固体系でも電気化学反応が十分に動作しうることを示唆するものである。実際、比表面積は十数m²/g程度あり、非常に大きな電気化学的な界面領域を形成しているものと推測される。これにより、固相電気化学反応において問題となっていた界面抵抗の低減が可能となっている。このように、三次元規則配列多孔体は電気化学的固体デバイスの作製にとって非常に有用な働きをする。

カテゴリ: 化学
質問: コンポジット化することにより得られたセラミックス複合体は、何用の電極として機能しますか？
回答: コンポジット化することにより得られたセラミックス複合体は、リチウム電池用の電極として機能します。