2000 Fiscal Year Annual Research Report
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10555311
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
菅野 了次 神戸大学, 理学部, 助教授 (90135426)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
武田 保雄 三重大学, 工学部, 教授 (60093051)
高野 幹夫 京都大学, 化学研究所, 教授 (70068138)
河本 洋二 神戸大学, 理学部, 教授 (00030776)
新田 芳明 松下電気産業株式会社, 電池開発センター, 室長
中村 龍哉 戸田工業株式会社, 創造本部, 主任研究員
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| Keywords | チオリシコン / 全固体電池 / リチウム二次電池 / リチウムイオン導電体 / 超イオン導電体 |
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| Research Abstract |
新規固体電解質の探索を行い、リチウムイオン導電体である硫化物thio-LISICONは、実用固体電池の電解質として十分な機能を持つことを明らかにした。三成分系Li_2S-GeS_2-P_2S_5において物質探索を行い、新規結晶性リチウムイオン導電体Li_<4-x>Ge_<1-x>P_xS_4(0.0【less than or equal】x【less than or equal】1.0)を見出した。母構造Li_4GeS_4(a=14.03Å,b=7.75Å,c=6.15Å)の構造は、対応する酸化物Li_4GeO_4(a=7.77Å,b=7.36Å,c=6.05Å)よりもLi_4GeO_4にZnを固溶させた酸化物LISICON[Li_<14>Zn(GeO_4)_4](a=10.88Å,b=6.27Å,c=5.16Å)の構造に近い。中性子回折によるLi位置の精密化の結果、酸化物LISICONでは5つのLi位置が存在するが、硫化物Li_4GeS_4ではそのうち3つにのみ存在する。Li_<4-x>Ge_<1-x>P_xS_4固溶体は、母溝造Li_4GeS_4の超格子構造をもち、三つの領域が存在することが、X線リートベルト解析によって明らかになった。導電率測定と電子伝導率測定の結果、組成x=0.75(Li_<3.25>Ge_<0.25>P_<0.75>S_4)の試料は、室温で2.2×10^<-3>Scm^<-1>の導電率の値を示し、イオン輸率がほぼ1であることから純粋なイオン導電体である。この試料はLi_3N,La_<0.5>Li_<0.5>TiO_3より高い導電率をもち、セラミックスリチウムイオン導電体の中で最も高い導電率を示す。Li_<3.25>Ge_<0.25>P_<0.75>S_4の試料では、導電率測定におけるアレニウスプロットは直線関係を示すことより、高温でのイオン導電機構に変化は見られないと推測される。また、Li_33Nの分解電圧は0.45Vであり、La_<0.5>Li_<0.5>TiO_3はLi金属との接触により分解すると報告されているが、本実験で合成したLi_<3.25>Ge_<0.25>P_<0.75>S_4はサイクリックボルタンメトリーの結果から、Li金属に対して5.0V以上の分解電圧をもつこと、0V付近でLiの溶解析出反応が可逆的に進行することが明らかになった。
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[Publications] R.Kanno 他: "Synthesis of New Lithium Ionic Conductor, Thio-LISIOCON-Lithium Germanium Sulfide System"Solid State Ionics. 130(1-2). 97-103 (2000)
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[Publications] R.Kanno 他: "The relationships between phase, structure and electrochemical properties for lithium manganese spinels"J.Power Sources. 81-82. 542-546 (1999)
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[Publications] R.Kanno 他: "Synthesis and Structure of Lithium Manganese Oxide spinel, LiMn_2O_<4-δ> (0【less than or equal】δ【less than or equal】0.27)"J.Power Sources. (印刷中).
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[Publications] R.K.B.Gover 他: "The role of nickel content on the structure and electrochemical properties of Li_x(Ni_yCo_<1-y>)O_2"J.Power Sources. (印刷中).
