1997 年度実績報告書

固体構造とイオン輸送現象の相関に関する研究

研究課題

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	松井恒雄名古屋大学, 工学研究科, 教授 (90135319) 鈴木謙爾東北大学, 金属材料研究所, 教授 (10005861) 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 / 層状酸化物 / ペロブスカイト / チオリシコン / 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硫化物、3)酸化物クラスター凝集体、4)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)を精密に制御した試料について化学拡散係数を測定した結果、xが小さいほど拡散が速くなることを見いだした。2)プロトン伝導体Sr(Ce,Yb)O_3についてEXAFSおよび中性子回折を行い、このペロブスカイト骨格中では、酸化物イオン空孔がCeとYbの周りに均一に分布していることを明らかにした。また、新しいLISICON型硫化物(Li_2S-GeS_2-ZnS系およびLi_2S-GeS_2-Ga_2S_3系チオリシコン)の合成に成功し、きわめて高いリチウムイオン導電率(10^<-4>Scm_<-1>,25C)を示すことを確認した。3)クラスター凝集体については、シュウ酸およびマロン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、プロトン導電率が配位子濃度の増加とともに指数関数的に増加するという興味深い現象を見いだした。4)複合ガラス相については、中性子準弾性散乱、X線小角散乱、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、CuI-Cu2MoO_4系などの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するとともに、リチウムを含む有機・無機複合ガラス相(LiI-(C2II5)4NI系など)についても検討し、カップリング系ガラスに特徴的な導電挙動を確認した。

研究成果
(12件)

すべてその他

すべて文献書誌 (12件)

[文献書誌] T.Kudo, et al.: "Theoretical dependences of the free energy and chemical potential upon composition in intercalation systems with repulsive interaction between guest ions" Electrochimica Acta. 43・7. 781-789 (1998)
[文献書誌] M.Hibino, et al.: "Proton conductive amorphous thin films of tungsten oxide clusters with acidic ligands" Solid State Ionics. 100. 211-216 (1997)
[文献書誌] R.Kanno, et al.: "Neutron diffraction study of LiNi_<0.8>Mn_<0.2>O_2" J.Solid State Chem.134. 1-7 (1997)
[文献書誌] R.Kanno, et al.: "Synthesis and electrochemical properties of lithium iron oxides with laver-related structures" J.Power Sources. 68. 145-152 (1997)
[文献書誌] R.Kanno, et al.: "Micromagnetic behavior of non-stoichiometric Li_<0.95>Ni_<1.05>O_2" Solid State Ionics:New Development.World Scientific Publishing Co.329-334 (1996)
[文献書誌] R.Kanno, et al.: "Magnetic properties of Li_<1-x>Ni_<1+x>O_2(0<x<0.08)" J.Solid State Chem.127. 109-118 (1996)
[文献書誌] R.Kanno, et al.: "Neutron diffraction study of the layered Li_<0.5-x>Ni_<1+x>O_2" J.Solid State Ionics. 86-88. 791-796 (1996)
[文献書誌] R.Kanno, et al.: "Physical properties of the de-1ithiated Li_<0.2-x>RuO_3 with the layered structure" Solid State Ionics. 86-88. 859-863 (1996)
[文献書誌] R.Kanno, et al.: "Synthesis,structure,and electrochemical properties of a new lithium oron oxide,LiFeO_2,with a corrugated laver structure" J.Electrochem.Soc.143(8). 2435-2442 (1996)
[文献書誌] K.Suzuki, et al.: "Hierarchy of dynamic structure of super-ionic conducting glass GuI-Cu_2MoO_4" J.of Non-crystalline Solids,in press.
[文献書誌] H.Yokoi, et al.: "EXAFS study of (La_<1-x>M_x)_2Zr_2O_7,(M=Nd and Ce)" J.Nucl,Mater.238. 163-168 (1996)
[文献書誌] T.Matsui, et al.: J.Nucl,Mater.435-438 (1996)

1997 年度 実績報告書

固体構造とイオン輸送現象の相関に関する研究

研究代表者

工藤 徹一 東京大学, 生産技術研究所, 教授 (90205097)

研究成果

[文献書誌] T.Kudo, et al.: "Theoretical dependences of the free energy and chemical potential upon composition in intercalation systems with repulsive interaction between guest ions" Electrochimica Acta. 43・7. 781-789 (1998)

[文献書誌] M.Hibino, et al.: "Proton conductive amorphous thin films of tungsten oxide clusters with acidic ligands" Solid State Ionics. 100. 211-216 (1997)

[文献書誌] R.Kanno, et al.: "Neutron diffraction study of LiNi_<0.8>Mn_<0.2>O_2" J.Solid State Chem.134. 1-7 (1997)

[文献書誌] R.Kanno, et al.: "Synthesis and electrochemical properties of lithium iron oxides with laver-related structures" J.Power Sources. 68. 145-152 (1997)

[文献書誌] R.Kanno, et al.: "Micromagnetic behavior of non-stoichiometric Li_<0.95>Ni_<1.05>O_2" Solid State Ionics:New Development.World Scientific Publishing Co.329-334 (1996)

[文献書誌] R.Kanno, et al.: "Magnetic properties of Li_<1-x>Ni_<1+x>O_2(0<x<0.08)" J.Solid State Chem.127. 109-118 (1996)

[文献書誌] R.Kanno, et al.: "Neutron diffraction study of the layered Li_<0.5-x>Ni_<1+x>O_2" J.Solid State Ionics. 86-88. 791-796 (1996)

[文献書誌] R.Kanno, et al.: "Physical properties of the de-1ithiated Li_<0.2-x>RuO_3 with the layered structure" Solid State Ionics. 86-88. 859-863 (1996)

[文献書誌] R.Kanno, et al.: "Synthesis,structure,and electrochemical properties of a new lithium oron oxide,LiFeO_2,with a corrugated laver structure" J.Electrochem.Soc.143(8). 2435-2442 (1996)

[文献書誌] K.Suzuki, et al.: "Hierarchy of dynamic structure of super-ionic conducting glass GuI-Cu_2MoO_4" J.of Non-crystalline Solids,in press.

[文献書誌] H.Yokoi, et al.: "EXAFS study of (La_<1-x>M_x)_2Zr_2O_7,(M=Nd and Ce)" J.Nucl,Mater.238. 163-168 (1996)

[文献書誌] T.Matsui, et al.: J.Nucl,Mater.435-438 (1996)

1997 年度実績報告書

工藤徹一東京大学, 生産技術研究所, 教授 (90205097)