2006 Fiscal Year Annual Research Report
短寿命核^8Liを用いたLiイオン導電体の拡散研究
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16360317
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| Research Institution | High Energy Accelerator Research Organization |
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Principal Investigator |
鄭 淳讃 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助教授 (00262105)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
片山 一郎 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 名誉教授 (30028237)
石山 博恒 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助手 (50321534)
渡辺 裕 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 素粒子原子核研究所, 助手 (50353363)
市川 進一 日本原子力研究開発機構, 先端基礎研究センター, 研究主幹 (20343907)
矢萩 正人 青森大学, 工学部電子システム工学科, 教授 (20244890)
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| Keywords | リチウム拡散係数 / 拡散係数の組成依存性 / 格子欠陥構造 / 原子空孔濃度 / 複合欠陥 / 固体リチウム電池の電解質 / ペロブススカイト型構造 |
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| Research Abstract |
本研究の当初の計画では、Li組成の違うLiGa試料(化学論的組成を中心にLi過剰、欠乏という3種類)について、リチウム拡散係数の温度及び組成依存性を調べて、格子欠陥構造とリチウムの挙動間の相関を明らかにすることであった。同じLi化合物(LiAl、LiIn)では、リチウム組成比が大きくなるにつれて、リチウム拡散が遅くなっていくことが知られていた。しかし、LiGaの場合では、リチウムの組成が化学論的な組成比(50%at.Li)を持つ場合に拡散が最も早くなり、リチウム欠乏(50%at.Li以下)になると、リチウム拡散の担い手になるリチウム原子空孔の濃度が大きくなるにも関わらずリチウム拡散が遅くなるということが見出された。そこで、平成18年度は、より詳細にリチウム組成の異なる試料を用意し、同様な測定を行った。より定量的な解析のためには理論的な考察が要するが、定性的には、格子欠陥同士の相互作用(原子空孔と置換原子との間)により、原子空孔の濃度が極めて大きくなると複合欠陥が生成され、リチウムの動きを妨げることを示唆する興味深い結果が得られた。又、LiInについても、同様な測定を行い、LiGaとの違いを明らかにする予定である。
他には、室温でも高いリチウムイオン伝導性を持ち、固体リチウム電池の電解質として注目されるペロブススカイト型構造のLa_<2/3-x>Li_<3x>TiO_3系について、室温領域の拡散係数を測定に初めて成功した。本研究で得られたトレーサ拡散係数とNernst-Einstein関係式を用いて電気伝導率から予測される拡散係数との比較からリチウムイオンのジャンプ間の相関係数が求められ、イオン伝導体におけるリチウム拡散機構についての議論ができる。
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