2009 Fiscal Year Annual Research Report
低温合成によるりん酸鉄基リチウムイオン伝導体のナノスケール構造評価
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20360288
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
早稲田 嘉夫 Tohoku University, 多元物質科学研究所, 教育研究支援者 (00006058)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 茂 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (40143028)
篠田 弘造 東北大学, 多元物質科学研究所, 准教授 (10311549)
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| Keywords | リン酸鉄リチウム / X線構造解析 / X線吸収分光 / 酸化還元 / 原子配列 / 化学状態解析 |
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| Research Abstract |
異なる原子価をもつ鉄イオン[Fe(II)とFe(III)]からなる酸化鉄は、様々な興味深い挙動を示す。たとえば、オリビン型りん酸鉄基リチウムイオン伝導体[Li-Fe-PO_4]もFe(II)とFe(III)からなる酸化鉄の一つであり、この化合物へのLiイオンのインターカレーションが起こり、興味深い電気化学的性質を示すが、その原子価や結晶性の変化については不明な点が多い。平成21年度は、液相と固相のルートを併用してりん酸鉄リチウムイオン伝導体の合成を試みた。りん酸鉄リチウムの合成においては、まず液相法により2価の鉄とリン酸の化合物を作製し、次にそれにリン酸三リチウムと混合して、ガス中での熱処理によりLiFePO_4を作製した。合成した試料の精密X線解析から、この微粒子はほぼ単相のLiFePO_4でできていることを示した。さらに、X線吸収分光法により前駆体の化合物は鉄の2価とリン酸からなっており、リン酸鉄リチウムでは鉄の化学状態はほぼ2価の状態であることを示した。さらに、充放電特性の評価により、合成したLiFePO_4の容量は理論容量よりも大幅に小さい値であったが、実際の動作電位はほぼLiFePO_4の動作電位になっていることが確認された。合成した試料の電気容量が低い原因として、LiFeO_4粒子の電気伝導度が低いことや粒子粗大化によりリチウムの拡散速度が低下していることなどが考えられるが、カーボン被覆による導電性の向上および粒子径の制御や容量の増加を図るともに、実際の粒子におけるLiの動きに伴う鉄の化学状態変化等を明らかにしていく。
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