2016 Fiscal Year Annual Research Report
Ion diffusion in solids clarified with quantum beams and application to electrochemical devices
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26286084
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| Research Institution | Toyota Central R&D Lab., Inc. |
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Principal Investigator |
杉山 純 株式会社豊田中央研究所, 分析部 量子ビーム解析研究室, 主監 (40374087)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
幸田 章宏 大学共同利用機関法人高エネルギー加速器研究機構, 物質構造科学研究所, 講師 (10415044)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 量子ビーム / イオン拡散 / 磁性 / 競合系 / 酸化物 / 低次元 / 電池 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
量子ビームである表面ミュオンビーム・崩壊ミュオンビームと8Liビームを用いて、以下の物質系のイオン拡散と磁性を調べた。【１】層状構造の複合酸化物・硫化物とグラファイト中のLi拡散を調べた（論文１、国際会議招待講演３、国内会議招待講演５、一般講演１）。特に安定なミュオンサイトが無いように思われるC6LiやC12Li中でも、μSRはLi-NMRと矛盾しない拡散係数を与えた。予備的な電子状態計算によると、グラファイト中のミュオンはパイ電子を介して安定な結合を作るらしい。これが事実であれば、現在開発中の深さ分解能のあるミュオンビームを用いて、非破壊で電池内の正極と負極中のLi拡散やLi濃度を調べられるかもしれない。【２】電気化学反応でNaを引き抜いた層状構造NaxCoO2の状態図の作成を継続した。また高温でのNa拡散測定を開始した。【３】固体中の酸素拡散とヒドリド（負の水素イオン）拡散についても予備検討を開始した（学会発表１）。また水素貯蔵材料中の水素拡散挙動をレビュー論文としてまとめた（論文１）。同時に、高温での水素脱離反応中にガス圧とμSRを同時測定できるようになった。今後の多くの材料開発に役立つと期待している。【４】競合系のセレン化物とテルル化物について、LiとNaの導入による基底状態の磁性の変化を調べた。またSr1-xCaxCo2P2とK2Cr8O16について、圧力下での磁気基底状態の変化を崩壊ミュオンビームを用いて調べた（論文２、学会発表１）。
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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
得られた結果については公表した。また、順調にビームタイムを獲得し、予定した材料系について実験を進めているから。
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| Strategy for Future Research Activity |
2017年6月に第14回ミュオンスピン回転緩和共鳴国際会議（μSR2017、札幌）を主催するので、以下の実験結果を報告する。硫化物固体電解質中のLi拡散、薄膜正極中のLi拡散、薄膜電池界面の8Liによる確認、グラファイト中のLi拡散、セレン化物中へのLi挿入の効果、秩序化ぺロブスカイトの磁性等。またこれらの結果を論文としてまとめる。
水素貯蔵材料中の水素拡散、酸素伝導体とヒドリド伝導体中のイオン拡散については、さらに実験を継続し基礎データを収集する。NaxCoO2中のNaイオン拡散と磁性の相関についても実験を継続する。またCrSe2中のLiイオン拡散については、8Liを用いて調べる。
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| Causes of Carryover |
予定していた２つの別の海外実験を連続実験とすることにより、海外実験経費を節約することができたため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
2017年度の海外実験旅費（ビームタイム獲得済み）に充当する。
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[Presentation] K2Cr8O16の高圧μSR2017
Author(s)
杉山純, 野崎洋, 礒部正彦, 高木英典, 上田寛, Martin Mansson, Ola K. Forslund, Yasmine Sassa, Daniel Andreica, Zurab Guguchia
Organizer
日本物理学会 第72回年次大会
Place of Presentation
大阪大学（大阪市・大阪）
Year and Date
2017-03-16 – 2017-03-20
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[Presentation] ミュオンで視るオリビン型正極材料Li(Fe1-xMnx)PO4中のリチウム拡散2016
Author(s)
梅垣いづみ, 樋口雄紀, 野崎洋, 小林玄器, 菅野了次, 幸田章宏, 三宅康博, F. Coomer, S. Cottrell, A. Berlie, 渡邊功, 杉山純
Organizer
日本物理学会 2016年秋季大会
Place of Presentation
金沢大学（金沢市・石川）
Year and Date
2016-09-13 – 2016-09-16
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[Presentation] La1-xCaxCu3Cr4O12のμ+SR2016
Author(s)
杉山純, 野崎洋, 梅垣いづみ, 三輪和利, 髭本亘, 桜井裕也, 礒部正彦, 高木英典, Eduardo J. Ansaldo, Jess H. Brewer, Martin Mansson
Organizer
日本物理学会 2016年秋季大会
Place of Presentation
金沢大学（金沢市・石川）
Year and Date
2016-09-13 – 2016-09-16
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