• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to project page

2008 Fiscal Year Annual Research Report

欠陥化学的発想によるケイ酸鉄リチウム材料のリチウムイオン電池反応機構の考察

Research Project

Project/Area Number 20760450
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

中山 将伸  Tokyo Institute of Technology, 大学院・理工学研究科, 助教 (10401530)

Keywordsリチウムイオン電池 / 格子欠陥 / ケイ酸鉄リチウム / イオン伝導
Research Abstract

新しいリチウムイオン電池正極材料であるケイ酸鉄リチウムLi_2FeSiO_4について、格子欠陥構造を調査した。メスバウアー分光法と酸化還元滴定により、合成温度の低下するにつれてFeの価数が高酸化数になることが見出され、LiFeSiO_4が生成していることが示唆された。このような酸化は初期容量の低下につながるため、電気化学特性としては魅力的ではない。一方、高温焼成したサンプルではFeの酸化数が低下し初期容量が増加する傾向がみられたが、電気伝導度の低下もみられ、分極が大きくなりレート特性が悪化した。これは、サンプル合成時に生成する原料由来のカーボンが、粒子表面をコーティングされ電子伝導度を高めていたが、組成分析の結果より高温合成ではカーボンが焼失するため伝導低下につながった為であることが明らかとなった。
また、結晶構造が明らかではないLi_2FeSiO_4系材料に対して、結晶構造が既知であるLiFePO_4材料について第一原理計算を行い、強相関系電子である鉄電子の挙動を再現することに成功した。また、イオン伝導現象を理解するために、単純なホタル石型構造の材料について、格子欠陥のモデルからイオン伝導度を結びつける理論式を構築した。第一原理計算を用いて理論の整合性を検証したところ、既知材料のイオン伝導度を定性的に反映できることを明らかにした。次年度以降、これらの第一原理計算による物質物性解析法が、実験結果より明らかとなるLi_2FeSiO_4材料の格子欠陥モデルに照らし合わせることで、原子レベルの物性発現機構解析につなげられると考えている。

  • Research Products

    (3 results)

All 2009 2008

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (1 results)

  • [Journal Article] First-principles study on defect chemistry and migration of oxide ions in ceria doped with rare-earth cations2009

    • Author(s)
      中山将伸, 他1名
    • Journal Title

      Phys. Chem. Chem. Phys. (in press)

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 第一原理バンド計算によるリチウムイオン電池正極材料LiMPO4(M=Mn, Fe, Co, Ni)のバルク特性の研究2008

    • Author(s)
      中山将伸, 他1名
    • Journal Title

      Electrochemistry 76

      Pages: 752

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 第一原理計算によるLi2-xFeSiO4リチウムイオン電池正極材料の相平衡に関する研究2009

    • Author(s)
      中山将伸, 他2名
    • Organizer
      電気化学会
    • Place of Presentation
      京都・京都大学
    • Year and Date
      2009-03-29

URL: 

Published: 2010-06-11   Modified: 2016-04-21  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi