固体構造とイオン輸送現象の相関に関する研究

1996 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 東京大学, 工学部, 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: イオン伝導 / イオン拡散 / 層状酸化物 / 骨格型酸化物 / 酸化物クラスター / ガラス / 中性子回折 / プロトン伝導

研究概要

固体のイオン輸送特性は、局所構造も含めて固体構造と密接に関連する。本研究の目的は、固体のイオン輸送現象の構造相関を系統的に理解することにより、異常に速いイオン輸送性を示す固体材料を設計、開発するための指針を得ようとするものである。この目的に即して、以下の典型的構造の物質系、すなわち、1)層状酸化物、2)骨格型酸化物および酸化物クラスター凝集体、3)複合ガラス相、を対象として取り上げた。各項目における本年度の主要な成果は次の通りである。1)層状岩塩化合物Li_<1-x>Ni_<1+x>O_2の非化学量論パラメータ(x)の精密な制御に成功するとともに、x=0.03の試料について中性子回折を行い、250-300℃においては3a位置のリチウムの8%程度が格子間6c位置に移動することを見いだした。これは、リチウム層内での速いイオン拡散を示唆するものである。2)プロトン伝導体Sr(Ce,Yb)O_3の酸素の非化学量論性を温度、圧力の関数として測定した結果、このペロブスカイト型骨格への水素の溶解が、H_2O+V_o^<・・>=2H:^・+O_o^xのスキームによって進行することを明らかにした。クラスター凝集体については、シュウ酸などの酸配位子導入した酸化タングステンクラスター凝集体を新たに合成し、それら配位子のプロトン伝導性に及ぼす役割を明らかにした。3)複合ガラス相については、中性子準弾性散乱、低温比熱測定、高周波数導電率測定、^<109>Ag-NMRなどの測定手段を駆使して、高イオン伝導性ガラスの階層構造とイオンダイナミックスの関係を明らかにした。

研究成果

• [文献書誌] T.Kudo et. al: "Consideration on the potential-composition relationships observed with amorohous intercalation systems such as LiWO_3" Solid State Ionics. 84. 65-72 (1996)
• [文献書誌] Y.M.Li et. al: "Lithium intercalation dynamics of spin-coated amorphous Mo_<0.5>V_<0.5>O_<2.75> thin film" Solid State Ionics. 86-88. 1295-1299 (1996)
• [文献書誌] K.Suzuki: "The role of non-crystalline structure in materials science" J.of Non-Crystalline Solids. 192/193. 1-8 (1995)
• [文献書誌] R.Kanno et. al: "Synthesis,structure,and electrochemical properties of a new lithium iron oxide,LiFeO_2,with a corrugated layer struclture" J.Electrochem.Soc.143(8). 2435-2442 (1996)
• [文献書誌] H,Kobayashi et. al: "Physical properties of the de-lithiated Li_<-x>RuO_3 with the layered structure" Solid State Ionics. 86/88. 859-863 (1996)
• [文献書誌] A.Hirano et. al: "Neutron diffraction study of the layered Li_<0.5-x>Ni_<1+x>O_2" Solid State Ionics. 86/88. 791-796 (1996)
• [文献書誌] M.Takematsu et. al: "Mictomagnetic behavior of non-stoichiometric Li_<0.95>Ni_<1.05>O_2" Solid State Ionics New Development. 329-334 (1996)
• [文献書誌] K.Kishio et. al: "Chemical doping and improved flux pinning in Hg-based superconductors" L.Low Tem.Phys.105. 1359- (1996)
• [文献書誌] J.Kawamura et. al: "Intermediate range structure of organic-inorganic mixed superionic conductor glasses:AgI and tetraalkylammomium iodides" Solid State Ionics. 86/88. 517-520 (1996)
• [文献書誌] T.Kudo: "The CRC Handbook of Solid State Electrochemistry" ed.P.J.Gellings,H.J.M.Bouwmeester CRC Press, (1997)
• [文献書誌] K.Kishio et. al: "Advances in superconductivity VIII" springer-Verlag Tokyo, (1996)