固体構造とイオン輸送現象の相関に関する研究

1995 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 07239102
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 工藤 徹一 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (90205097)
• 研究分担者: 鈴木 謙爾 東北大学, 金属材料研究所, 教授 (10005861) ; 岸尾 光二 神戸大学, 工学部, 助教授 (50143392) ; 菅野 了次 神戸大学, 理学部, 助教授 (90135426) ; 河村 純一 北海道大学, 大学院・理学系研究科, 講師 (50142683)
• キーワード: 層状酸化物 / 骨格酸化物 / イオン輸送 / ソフト化学 / イオン導電性ガラス / パーコレーション / 磁化率 / 拡散係数

研究概要

本計画班では、1)層状酸化物,2)骨格酸化物・酸化物クラスター、および3)複合ガラス相をモデル物質として取り上げ、研究目的に適した試料の合成を行うと共に、それらの構造とイオン輸送特性の関連を明らかにするための研究を実施した。
1)層状酸化物:化学量論組成にきわめて近く、イオンの分布に乱れがほとんどない層状岩塩型LiNiO_2とジクザグ層状構造をもつ新規化合物LiFeO_2の合成に成功した。前者については、僅かな量論組成からのずれや不規則配列の程度の評価法として磁性を用い、磁化率と合成条件、組成の関連を精密に調べつつ、それらの因子とイオン拡散の関連についても明らかにした。もう一つの層状物質として取り上げた三重欠陥ペロブスカイト構造のYSr_2Cu_<3-x>Re_<7+δ>については、酸素の非化学量論性について詳しく調べた。酸素欠損量がきわめて大きいことが確認されたので、今後は酸化物イオンの輸送特性について検討する。
2)骨格酸化物・酸化物クラスター:新しいソフト化学的手法により、斜方晶酸化バナジウムのクラスターから成る擬結晶性二次元V_2O_5の合成に成功した。この物質はV_2O_5単位当たり約3個のリチウムをインターカレートする。薄膜化した試料を用いて、挿入されたリチウムイオンの拡散挙動を電気化学的手法により調べたところ、その拡散係数は組成はもとより膜の配向性にも大きく依存するという興味深い結果が得られた。
複合ガラス相:イオン導電性ガラス(AgI-Ag_2O-B_2O_5系、CuI-Cu_2MoO_4系など)の短・中距離構造について、核磁気共鳴、パルス中性子散乱など多岐にわたる手法で調べた。その結果、CuI-Cu_2MoO_4系においてはモリブデン周辺の酸素の配位数について、赤外分光などにより従来推定されているものとは異なる値が得られたので、今後構造モデルを精密化しイオンの輸送挙動との関連について議論する。また、AgI系については、中距離秩序すなわちパーコレーション確立について初めて実験的に明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] M.Hibino et al.: "Preparation and lithium intercalation of a new vanadium oxide with a two dimensional structure" Solid State Ionics. 79. 239-244 (1995)
• [文献書誌] M.Ugaji et al.: "Evaluation of a new type of vanadium oxide from peroxo-polyvanadate as a cathode material for rechargeable lithium batteries" J.Electrochem.Soc.142. 3664-3668 (1995)
• [文献書誌] M.Hibino et al.: "Theoretical consideration concerning diffution coefficient measurements by potenrial step chronoamperometry for insertion compounds" DENKIKAGAKU. 63. 1040-1045 (1995)
• [文献書誌] Y.M.Li et al.: "Lithium intercalation dynamics of spin coated amorphous Mo_<0.5>V_<0.5>V_<2.75> thin film" Solid State Ionics. (submitted).
• [文献書誌] J.Kawamura et al.: "Neutron scattering from AgI-CsI-(CH_3)_4NI glasses" Solid State Ionics. 79. 264 (1995)
• [文献書誌] J.Kawamura et al.: "Intermediate range structure in organic-inorganic mixed superionic conductor glasses Agl-CsI-tetraalkylammonium iodide" Solid State Ionics. (in press).
• [文献書誌] T.Stoto et al.: "Electron microscopy investigation of iodine intercalated in Bi_2Sr_2CaCu_2Ox:location and ordering of I_3-molecules" Phys.Rev.B22. 16220 (1995)
• [文献書誌] O.Chmaissem et al.: "Crystal structures of Hg-Sr-Ca-Cu-O superconductors with enhanced flux pinning:Hg_<1-x>RexSr_2Ca_<n-1>Cu_nO_<n+2+δ>(n=2,3;x=0.2-0.25)" Phys.Rev.B in press.
• [文献書誌] A.Hirano et al.: "Relationship between non-stoichiometry and physical properties in LiNiO_2" Solid State Ionics. 78. 123 (1995)
• [文献書誌] T.Shirane et al.: "Struture and physical properties of lithium iron oxide,LiFeO_2,syntheized by ionic exchange reaction" Solid State Ionics. 79. 227 (1995)
• [文献書誌] H.Kobayashi et al.: "Structure and lithium deintercalation of Li_<2-x>RuO_3" Solid State Ionics. 82. 25 (1995)
• [文献書誌] K.Suzuki et al.: "The role of non-crystalline structure in materials science" J.Non-cryst.Solids. 192&193. 1-8 (1995)
• [文献書誌] H.Mizuseki et al.: "An interpretation of the low-energy excitations of Pd79Ge21 alloy glass within the soft-potential model" Physica. B213&214. 538-540 (1995)
• [文献書誌] K.Shibata et al.: "Dynamical properties of icosahedral quasicrystal and glassy Al77Cu13V10;A comparative study by inelastic neutron scattering" Physica. B213&214. 573-575 (1995)
• [文献書誌] T.Kajitani et al.: "Construction of the TOF-type cold-neutron spectrometer,AGNES" Physica. B213&214. 872-874 (1995)