2019 Fiscal Year Research-status Report
遷移金属酸化物における局所構造の乱れとマルチキャリアダイナミクス
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19K05003
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| Research Institution | The University of Tokushima |
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Principal Investigator |
中村 浩一 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (20284317)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
犬飼 宗弘 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 講師 (60537124)
森賀 俊広 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 教授 (90239640)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | チタン酸リチウム / チタン酸ナトリウム / 電気伝導度 / ミリング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
イオン２次電池電極材料は最近の再生可能エネルギーの普及・安定化の観点からより一層重要性を増しており、その次世代材料開発は喫緊の課題となっている。酸化物においてイオン伝導、電子・ポーラロン伝導は独立に議論されることが多いが、電極材料ではイオン伝導と電子伝導性が同時に必要でその挙動の理解が重要である。
本研究では、電極材料において、①イオン/ポーラロン伝導の作用、②Li+/Na+イオンの相関した拡散を利用したイオン伝導性の発現や向上、③伝導の向上拡散場としての局所構造とイオン機能の発現を原子レベルで明らかにすることが必要不可欠であることから、今回はLi及びNaを含む2次元層構造酸化物であるチタン酸リチウム並びにチタン酸ナトリウム系酸化物をモデル物質として、結晶構造並びに電気伝導挙動についての知見を得ることを目的とした。
これら物質において、(1)材料改良とバルク特性の測定と(2)直流分極率測定装置開発を行った。まず、(1)に関して、LiおよびNaを含む2次元層構造を有する酸化物の合成およびミリングを行った。ミリング時間の増加にともなう結晶構造変化をXRDで解析した。また、交流電気伝導度測定を行い、ミリングにともなう電気伝導特性の変化を観測した。
次に、(2)に関して、室温での輸率の測定を行うため、既存の伝導度測定装置を利用して室温での輸率測定を試験的に実施し、測定可能性を確認した。自動測定の実施に向けて、デジタルマルチメーター並びに電源装置の機器接続の作業を実施した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
モデル物質の選定、合成、ミリング処理、電気伝導度測定などは概ね順調に進んでいるが、輸率測定に関して機器接続にともなう不具合の発生により作業が遅延している。
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| Strategy for Future Research Activity |
輸率測定システムの開発および輸率測定実施を最優先に進め、年度計画に従い実施していく。特に室温以上での温度可変を可能とするプローブおよび制御装置の製作行い、高温での輸率測定を可能とすることで電荷キャリアーの分離と複数キャリアーの挙動の変化を明らかにする。また、新たにLi核などの広帯域NMR実験並びに固体高分解能NMRを実施し、電気伝導度測定および結晶構造解析で明らかになった変化を微視的に解析していく予定である。
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| Causes of Carryover |
備品費（デジタルマルチメーター、電源）について改めて機器選定を行った結果、申請時機器と異なった機器を購入したことと、コロナ感染症対策のため日本物理学会第75回年次大会が現地開催中止となり旅費が発生しなかったため、次年度使用額が生じた。
次年度使用額については、測定機器の制御用のLabVIEWなどの購入費に使用する予定である。
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