研究課題/領域番号 |
62550559
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研究種目 |
一般研究(C)
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配分区分 | 補助金 |
研究分野 |
無機工業化学・無機材料工学
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研究機関 | 東京工業大学 |
研究代表者 |
脇原 將孝 (脇原 将孝) 東京工業大学, 工学部, 助教授 (20016596)
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研究分担者 |
内田 隆 東京工業大学, 工学部, 助手 (10126310)
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研究期間 (年度) |
1987 – 1988
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研究課題ステータス |
完了 (1988年度)
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配分額 *注記 |
2,000千円 (直接経費: 2,000千円)
1988年度: 400千円 (直接経費: 400千円)
1987年度: 1,600千円 (直接経費: 1,600千円)
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キーワード | リチウムイオン導電体 / リチウム固溶ケイ酸塩 / 全固体型リチウム二次電池 / ケイ酸リチウムマグネシウム薄膜 |
研究概要 |
リチウム固溶ケイ酸塩はリチウムイオン導電体となり得ることが期待される。リチウムイオン導電体は全固体型リチウム二次電池の電解質となるため最近特に注目されている。我々は化学的に安定なケイ酸塩に注目し、その構造内にリチウムの欠陥を人工的に生成させることによりリチウムイオン導電体を合成することを目的とした。その系としてLi_4SiO_4-Mg_2SiO_4を選び、リチウム固溶ケイ酸塩Li_<4-2X> Mg_XSiO_4粉末の合成条件と固溶領域を確立した。出発試料は炭酸リチウム、二酸化ケイ素、酸化マグネシウムを選んだ。これらを所定の比に混合し、1000℃空気中で2日間反応し固溶体を合成した。固溶領域は0<X<0.5であった。粉末試料は圧粉体に整形した後、900℃で焼結し、交流法により電導度を測定した。X=0.4のとき電導度は最も高い値を示した(200℃;2×10^<-5>S・Cm^<-1>)。さらにLi_<4-2X>Mg_XSiO_4(LMS)粉末を用いて、1)蒸着法、2)超急冷法、3)スパッタ法の3通りの方法により薄膜化を試みた結果、3)のスパッタ法が最も均質な、かつ安定な薄膜となることがわかった。スパッタ法により得た薄膜の厚さは中心部で1μm、周辺部で約0.5μmであった。この膜を生成するためには約4.5時間を用した。LMS粉末ではLi_<3.2>Mg_<0.4>SiO_4が最も高い電導度を示したので、スパッタ用の出発試料の組成は蒸発損失の高いリチウム成分を過剰に含むLi_<3.8>Mg_<0.1>SiO_4を用いた。生成膜の電導度200℃でほぼ2×10^<-5>S・Cm^<-1>、500℃でほぼ10^<-1>S・Cm^<-1>を示した。これらの値はほぼLMS粉末の値と一致することがわかった。生成膜は空気中で安定であり、また少なくとも550℃までの加熱に対しても安定であることが明らかになった。以上より本研究で得られたLMS薄膜は高温作動型全固体リチウム二次電池の電解質として利用できる可能性があることが明確になった。
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