Local structure and structural evolution of battery materials

2020 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H01137
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Condensed matter physics I
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: Moritomo Yutaka 筑波大学, 数理物質系, 教授 (00283466)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: イオン注入を伴う変化 / 局所構造 / その場分光 / エネルギー物質

Outline of Final Research Achievements

Focusing on the Prussian blue analogues (PBA), which is an ideal electron-lattice-ionic system, its local structure was clarified. It was revealed that the local structure around the guest in the solid solution is very close to the local structure of the guest pure compound. Furthermore, we developed an optical secondary battery cell and performed in-situ X-ray diffraction and infrared absorption spectroscopy. Based on these experimental results, we revealed the correlation between energy difference and amalgamation-persistent behavior, identified of PBA oxidation process, and proposed an extended charge transfer model.

Free Research Field

エネルギー物質科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究では、プルシャンブルー類似体（PBA）を電子-格子-イオン系とみなし、電気化学的にＮａ濃度を可逆的に制御しその物性を精密に調べた。そして、エネルギー差と自己主張―融合型との相関の解明、PBAの酸化プロセスの同定、拡張型電荷移動モデルの提案、を行った。電気化学（化学分野）と固体物理学（物理学）の境界領域において一定の成果を上げたことは、異分野分野融合の観点から学術的意義が大きいと考える。また、本研究により、Naの挿入/脱離に伴う構造/電子状態の変化が明らかになった。電池プロセスの微視的理解に貢献できたという意味において、社会的意義も大きいと考える。