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無機-有機ナノハイブリッド型固体電解質の開発と性能

研究課題

研究課題/領域番号 02555164
研究種目

試験研究(B)

配分区分補助金
研究分野 無機工業化学・無機材料工学
研究機関広島大学

研究代表者

山中 昭司  広島大学, 工学部, 教授 (90081314)

研究分担者 大橋 正夫  広島大学, 工学部, 助手 (80160597)
研究期間 (年度) 1990 – 1991
研究課題ステータス 完了 (1991年度)
配分額 *注記
13,400千円 (直接経費: 13,400千円)
1991年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
1990年度: 12,400千円 (直接経費: 12,400千円)
キーワードナノハイブリッド / 固体電解質 / リチウムイオン伝導 / 層間化合物 / リン酸ジルコニウム / インタ-カレ-ション
研究概要

分子レベルでの無機-有機の複合(ナノハイブリッド)化を利用した新しい固体電解質の開発を目的として、リン酸ジルニウム層状結晶をホストマトリックスに用い、その層間表面の有機化学修飾を行ない、各種リチウム塩の層間固溶体を合成した。固溶体のイオン伝導度測定と固体電解質としての性能評価、そのイオン伝導機構について検討した。
1.有機誘導体の合成:γ-リン酸ジルコニウムを層状マトリックスとして、エチレンオキシドおよびプロピレンオキシドの層間開環反応による誘導体の合成、層間表面のリン酸水素基とリン酸モノエステル(CH_3-(OCH_2CH_2)_n-OPO_3,n=2,3)とのイオン交換反応による誘導体の合成を行ない、エーテル酸素基を導入した。また、リン酸エステル(H(OCH_2CH_2)_4-OPO_3H_2およびH_2O_3P(OCH_2CH_2)_4-OPO_3H_2)とZrOCl_2・8H_2Oとの直接反応によりα-型リン酸ジルコニウム有機誘導体も合成できることを見い出した。
2.リチウム塩固溶体の合成:得られた各種の有機誘導体とLiC10_4およびLiCF_3SO_3との固相インターカレーション反応により、リチウム塩は高濃度で層間固溶できることを見い出し、その固溶限界を明らかにした。新たにラマン分光法を導入し、固溶体においては、リチウム塩はイオン解離して存在し、層間に導入したエーテル鎖に溶媒和していることを示した。
3.イオン伝導度測定:リチウム塩の固溶量は層間にグラフトした有機鎖の種類や反応量、層間架橋の有無によって異なるが、イオン伝導度は室温で約10^<-9>〜10^<-11>Scm^<-1>程度であり、構造や組成による性能の大きな違いは認められなかった。しかし、テトラヒドロフラン蒸気を吸着させると、伝導度は飛躍的に増大し、室温においても約10^<-5>Scm^<-1>を示す高イオン伝導体が得られた。

報告書

(3件)
  • 1991 実績報告書   研究成果報告書概要
  • 1990 実績報告書
  • 研究成果

    (21件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (21件)

  • [文献書誌] S.Yamanaka: "Intercalation of LiC10_4 into the Organic Derivative of Layered Zirconium Phosphate" Chem.Letter.1255-1258 (1991)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yamanaka: "γ→α Transistion in the Layer Structured Zirconium Phosphate" Phosphorus Res.Bull.1. 51-56 (1991)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yamanaka: "Preparation and Ionic Conductivities of the Solid Solutions of LiC10_4-Organic Derivatives of Zirconium Phosphate" Solid State Ionics. (1992)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yamanaka: "Design and Synthesis of Functional Layered Nanocomposites" Ceramic Bull.,. 70. 1056-1058 (1991)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yamanaka: "粘土と層状リン酸塩" Phosphorus Letter.No.8. 3-5 (1990)

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yamanaka: "層状結晶層間の遊びと利用" ニューセラミックス.No.8. 51-53 (1991)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yamanaka: "Preparation and Ionic Conductivities of Zirconium Phosphate-Organic Nanohybrids"

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yamanaka: "Interalyering of Zirconium Phosphate in Montmorillonite"

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] M.Hattori: "セラミックス多孔体の開発と応用II" シーエムシー, 322 (1991)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Yamanaka, M. Sarubo, K. Tadanobu and M. Hattori: ""Intercalation of LiClO_4 into the Organic Derivative of Layered Zirconiium Phosphate"" Chem. Letter. 1255-1258 (1991)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Yamanaka, K. Asano and M. Hattori: "gamma*alpha Transition in the Layer Structured Zirconium Phosphate" Phosphorus Res. Bull.1. 51-56 (1991)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Yamanaka, M. Sarubo, S. Tadanobu and M. Hattori: "Preparation and Ionic Conductivities of the Solid Solutions of LiC10^4-Organic Derivatives of Zirconium Phosphate" Solid State Ionics. (1992)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Yamanaka: "Design and Synthesis of Functional Layered Nanocomposites" Ceramic Bull.70. 1056-1058 (1991)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
    • 関連する報告書
      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Yamanaka, M. Sarubo and M. Hattori: "Preparation and Ionic Conductivities of Zirconium Phosphate-Organic Nanohybrids"

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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S. Yamanaka, H. Shinohara, H. Ueno and M. Hattori: "Interlayering of Zirconium Phosphate in Montmorillonite"

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
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      1991 研究成果報告書概要
  • [文献書誌] S.Yamanaka: "Intercalation of LiClO_4 into the Organic Derivative of Layered Zirconium phosphate" Chem.Lett.1255-1258 (1991)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] S.Yamanaka: "γ→α Transformation in the Layer Structured Zirconium Phosphate" Phosphorus Res.Bull.1. 51-56 (1991)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] S.Yamanaka: "Design and Synthesis of Functional Layered Nanocomposites" Ceramic Bull.70. 1056-1058 (1991)

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] S.Yamanaka: "Preparation and Ionic Conductivities of the Solid Solutions of LiClO_4-Organic Derivatives of Zirconium Phosphate" Solid State Ionics.

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] S.Yamanaka: "Ionic Conductivities of the LiClO_4 Solubilized in Zirconium Phosphate Esters with Ether Chains" Solid State Ionics.

    • 関連する報告書
      1991 実績報告書
  • [文献書誌] S.Yamamaka: "Preparation and Ionic Conductivi ties of the Solid Solutions of LiClO_4ーOrganic Derivations of Zirconium Phoshate" Solide State Ionics.

    • 関連する報告書
      1990 実績報告書

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公開日: 1990-04-01   更新日: 2016-04-21  

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