新規な三元系複合化合物におけるイオン伝導性機能の発現と導電機構

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07650995
• Research Institution: TOTTORI UNIVERSITY
• Principal Investigator: 江坂 享男 鳥取大学, 工学部, 教授 (70116317)
• Keywords: イオン伝導体 / 固体電解質 / 酸素酸塩 / 酸化物イオン / 灰重石

Research Abstract

今まで全く報告のない灰重石型およびスピネル型酸化物を母体とした固溶体でのイオン伝導性、特に酸化物イオン伝導性の発現に関して検討する目的で、Pb_<1-x>Ln_xWO_<4+x/2>系,Pb_<1-x>Ln_<2x/3>WO_4系Zn_<2-x/2>Ti_<1-x>Ta_xO_4系などの固溶体を合成し、その導電性を電気化学的方法を用いて検討した。その結果、前二者の系では、800℃で10^<-2>Scm^<-1>を越える高い酸化物イオン伝導性があることを見いだすことができた。試料の粉末密度測定の結果、この導電性は格子中に存在する格子間酸化物イオンによるものであると考えられた。後者ではそれほど高い導電性は観察されず、1000℃で10^<-3>Scm^<-1>程度の値であった。しかし、酸素がほぼ密充填している構造中でも酸化物イオンの伝導がかなりうまく行く場合のあることを示すことができた。
更に前者と同じ灰重石型構造の化合物の中でも、Ca_<1-x>Li_<2x>WO_4系の試料のようにCaWO_4を母体としそのカルシウム位置を2個のリチウムを置き換えた場合には、やはり固溶体は生成するがそこにおける導電イオン種はカチオン(リチウム)に変わることが分かった。この場合NRGによる検討結果から、格子間に存在するリチウムのみが導電に関与するものと考えられた。このように同じ灰重石型の構造のものでも異種カチオンの添加方法の違いにより導電イオン種が異なってくるのは、存在する原子の電気陰性度から考えて、母体に用いた化合物の性質が、PbWO_4では複合酸化物的であるのに、CaWO_4では酸素酸塩的であることによるものと考えられた。

Research Products

• [Publications] Takao Esaka: "Formation of Oxide Ion Conductive Phase in the Substituted Oxidesystem Based on Z_<12>TiO4" Solid State Ionics. 76・3. 237-242 (1995)
• [Publications] 江坂 享男: "イオン伝導性酸化物合成の最近の話題" 電気化学. 63・9. 789-793 (1995)
• [Publications] Masahiro Kamata: "Application of Neutron Radioglaphy to Visualize the Motion of Lithium Ions in Lithium Ion Conducting Materials" J.Electrochem.Soc.26・6. 1866-1870 (1996)
• [Publications] Mashahiro Kamata: "Thermoelectric Power in Ionic and Electronic Mixed Conductors" Denki Kagaku. 64・8. 897-902 (1996)
• [Publications] Takao Esaka: "Alkali Ion Conduction in the Substituted Phase Basedon Scheelite-type Oxicle" Solid State Ionics. 86. 73-76 (1996)
• [Publications] Takao Esaka: "Oxide Ion Conduction in the Sm-substituted PbWO4 Phase." Solid State Ionics. (印刷中).