| 研究課題/領域番号 |
20612015
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| 研究機関 | 独立行政法人日本原子力研究開発機構 |
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研究代表者 |
井川 直樹 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究副主幹 (60354833)
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| 研究分担者 |
内海 渉 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究主幹 (60193918)
深澤 裕 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究副主幹 (30370464)
山内 宏樹 独立行政法人日本原子力研究開発機構, 量子ビーム応用研究部門, 研究職 (50367827)
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| キーワード | 量子ビーム / 新エネルギー / MEM解析 / 電池材料 / Rietveld解析 |
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| 研究概要 |
平成20年度は本研究課題を遂行するための主要な実験装置である中性子回折装置について、入射中性子の集光化と本研究に特化させるために同装置に設置して使用する電気炉の改造を進めた。さらにこれらの実験装置の性能評価として、粉末状テストサンプルを用い、室温および300℃において中性子回折実験を行った。テストサンプルとしては軽イオン輸送型電池の典型的な要素であり、Li伝導型電池の新しい正極材料候補と考えられるLiCo_<1/3>Ni_<1/3>Mn_<1/3>O_2を新たに合成して用いた。得られた中性子回折パターンは数時間でも解析可能なプロファイルであったことから実験装置の最適化が適切に施すれたことが判る。
中性子回折実験によって得られたデータを基に高出力化や安定性に関与する重要な因子である結晶構造とLi拡散経路をRietveld解析/MEM解析によって検討した。LiCo_<1/3>Ni_<1/3>Mn_<1/3>O_2の結晶構造は既存材料であるLiCoO_2やLiNiO_2と基本的に同じ構造(空間群:R-3m)であり、3a、3b、6cの各サイトを各々Li、(Co,Ni,Mn)、酸素が占めることが明らかになった。また、Liサイトの一部にNiが入り込んでいることが判ったが、その置換率は約3.8%程度と見積られ、既存の材料であるLiNiO_2での置換率(10%以上)よりも大幅に低下することを明らかになった。これらのことから、Niの一部をMnやCoで置換することは、NiのLiサイトへの入り込みを低減させる効果があることを見出した。さらにMEM解析によって、Liの伝導を示唆する3a-9e-3aサイトを結ぶネットワーク状原子核密度分布像を得ることに成功した。
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