リチウム遷移金属酸化物のイオン導電性とNMR

• 研究課題/領域番号: 08640422
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 固体物性Ⅰ(光物性・半導体・誘電体)
• 研究機関: 徳島大学
• 研究代表者: 金城 辰夫 徳島大学, 工学部, 教授 (50035606)
• 研究分担者: 森賀 俊広 徳島大学, 工学部, 助手 (90239640) ; 中村 浩一 徳島大学, 工学部, 助手 (20284317) ; 岸本 豊 徳島大学, 工学部, 講師 (80201458) ; 道廣 嘉隆 徳島大学, 工学部, 講師 (00174061) ; 中林 一朗 徳島大学, 工学部, 教授 (70035624)
• 研究期間 (年度): 1996
• 研究課題ステータス: 完了 (1996年度)
• 配分額: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円); 1996年度: 1,900千円 (直接経費: 1,900千円)
• キーワード: リチウム遷移金属酸化物 / イオン導電性 / NMR / スピン・格子緩和時間 / 超微細相互作用 / 静的帯磁率 / デインターカレート / リチウムイオン電池

研究概要

研究概要は次の通りである。
1.試料の調製-LiCoO_2,LiNiO_2(以下Co系、Ni系と略称)の粉末試料合成を行い、X線解析によりキャラクタリゼーションを行った。また、Li^+を電気化学的にデインターカレートしたLixNiO_2(X=0.5,0.8)の試料も調製した。これらについて松下電池工業(株)の協力を得た。
2.パルスNMR測定-^7Li核のスピン・格子緩和時間T_1、スピン・スピン緩和時間T_2の温度依存性を10MHzで80K〜700Kの領域で測定した。また、スペクトルの線幅を300K〜700Kで測定した。
3.結果と考察
(1)まず、Co系、Ni系のいずれの試料も緩和率1/T_1は80K〜300Kでは温度と共に緩やかに減少するのに対して、300K以上では急激に減少する。また、測定温度領域全体を通じてNi系はCo系よりほぼ一桁大きい値となった。この振る舞いを静的帯磁率と比較した結果、室温以下ではNi,Coの磁性イオンの影響が大きく、超微細相互作用に基づく緩和であることが分かった。さらに、LiNiO_2については^7Liのナイトシフトの温度変化より、結合定数A_<hf>=0.13kOe/μ_Bを得た。室温以上では、Li^+イオンの拡散による影響が緩和に現われ、その活性化エネルギーをLiCoO_2,LiNiO_2でそれぞれ0.076,0.063eVと評価した。これは一般的な超イオン導電体と比べて非常に小さく、この系での高いイオン導電率と符合する。
(2)室温以上で、スペクトルの線幅を測定し、Li^+イオンの運動による線幅の狭まりを確認したが、定量的な議論には至らなかった。以上の結果については日本物理学会等で3件の報告を行った。