中性子MEM解析による軽イオン輸送型電池におけるイオン挙動の解明

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20612015
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 量子ビーム
• 研究機関: 独立行政法人日本原子力研究開発機構
• 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, 研究主幹 (60354833)
• 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) ; 田口 富嗣 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 (50354832)
• 研究期間 (年度): 2008 – 2010
• キーワード: 量子ビーム / 新エネルギー / 電池材料 / Rietveld解析 / MEM解析

研究概要

軽イオン輸送型電池材料中の水素やLiの挙動を中性子回折実験およびRietveld/MEM解析によって調べた。LiCo_<1/3> Ni_<1/3> Mn_<1/3> O_2およびLiMn_2O_4のLiの拡散経路を3次元可視化でき、結晶構造の違いによるLiイオンの拡散挙動の理解が深まった。また、重水素溶解試料と軽水素溶解試料との構造因子の差を利用してMEM解析することで、水素イオン伝導体BaSn_<0.5> In_<0.5> O_<2.75>中の水素分布のみを浮き出して可視化することに成功し、水素挙動に関する理解が深まった。

研究成果

• [雑誌論文] Electrochemical Characteristics of Layered Li_<1.95> Mn_<0.9> Co_<0.15> O_3(C2/m) as a Lithium-Battery Cathode (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Ozawa, Y. Nakao. T. Mochiku, Z. Cheng, L. Wang, H. Iwai, Y. Tsuchiya, H. Fujii, N. Igawa
  • 雑誌名: Journal of the Electrochemimcal Society 巻: 159 ページ: A300-A304
  • DOI: DOI:10.1149/2.079203jes.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neutron Diffraction Study on the Xe behavior in Clathrate Hydrate Analyzed by Rietveld/Maximum Entropy Method (2011)
  • 著者名/発表者名: N. Igawa, T. Taguchi, A. Hoshikawa, H. Yamauchi, A. Birumachi, Y. Ishii
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering 巻: 18 ページ: 022021
  • DOI: DOI:10.1088/1757-899X/18/2/022021.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis of SiC Nanowires and Nanotubes Sheathed with BN (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Taguchi, N. Igawa, S. Shamoto
  • 雑誌名: Materials Science and Engineering 巻: 18 ページ: 06202
  • DOI: DOI:10.1088/1757-899X/18/6/062020.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diffuse Neutron Scattering Calculation of Spinel Structure of LiMn_2O_4 (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Basar, Xianglian, T. Sakuma, H. Takahashi, O. Abe, N. Igawa
  • 雑誌名: AIP Proceedings 巻: 1244 ページ: 129-135
  • URL: http://dx.doi.org/10.1063/1.3462750.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal Structure and Nuclear Density Distribution of LiCo_<1/3> Ni_<1/3> Mn_<1/3> O_2 Analyzed by Rietveld/Maximum Entropy Method (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Igawa, T. Taguchi, H. Fukazawa, H. Yamauchi, W. Utsumi
  • 雑誌名: Journal of the American Ceramic Society 巻: 93 ページ: 2144-2146
  • DOI: DOI:10.1111/j.1551-2916.2010.03688.x.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal and Magnetic Structures and Properties of BiMnO_<3+δ> (2010)
  • 著者名/発表者名: A. A. Belik, K. Kodama, N. Igawa, S. Shamoto, K. Kosuda, E. Takayama-Muromachi
  • 雑誌名: Journal of the American Chemical Society 巻: 132 ページ: 8137-8144
  • DOI: DOI:10.1021/ja102014n.
  • 査読あり
• [雑誌論文] CO_2 Motion in Carbon Dioxide Deuterohydrate Determined by Applying Maximum Entropy Method to Neutron Powder Diffraction Data (2010)
  • 著者名/発表者名: N. Igawa, T. Taguchi, A. Hoshikawa, H. Fukazawa, H. Yamauchi, W. Utsumi, Y. Ishii
  • 雑誌名: Journal of Physics and Chemistry of Solids 巻: 71 ページ: 899-905
  • DOI: DOI:10.1016/j.jpcs.2010.03.039.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study of Oxygen Ion Diffusion in(Ba_<0.5> Sr_<0.5>)(Co_<0.8> Fe_<0.2>) O_<233-δ> through In-situ Neutron Diffractions at 300 and 720 K (2010)
  • 著者名/発表者名: T. Itoh, T. Hirai, J. Yamashita, S. Watanabe, E. Kawata, N. Kitamura, Y. Idemoto, N. Igawa
  • 雑誌名: Physica B 巻: 405 ページ: 2091-2096
  • DOI: DOI:10.1016/j.physb.2010.01.109.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Neutron Powder Diffraction and Difference Maximum Entropy Method Analysis of Protium-and Deuterium-dissolved BaSn_<0.5> In_<0.5> O_<2.75+ω> (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Nagasaki, S. Shiotani, N. Igawa, M. Yoshino, K. Iwasaki, H. Fukazawa, W. Utsumi
  • 雑誌名: Journal of Solid State Chemistry 巻: 182 ページ: 2632-2639
  • DOI: DOI:10.1016/j.jssc.2009.06.024.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal Structure and Lattice Vibration of Proton Dissolved BaZr_<0.8> Sc_<0.2> O_<2.9> (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Shimoyama, T. Tojo, H. Kawaji, T. Atake, H. Fukazawa, N. Igawa
  • 雑誌名: Solid State Ionics 巻: 180 ページ: 560-562
  • DOI: DOI:10.1016/j.ssi.2008.10.016.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study of Mechanism of Mixed Conduction due to Electrons and Oxygen Ions in(La_<0.75> Sr_<0.25>) MnO_<3.00> and(Ba_<0.5> Sr_<0.5>)(Co_<0.8> Fe_<0.2>) O_<2.33> through Rietveld Refinement and MEM Analysis (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Itoh, S. Shirasaki, Y. Fujie, N. Kitamura, Y. Idemoto, K. Osaka, I. Hirosawa, N. Igawa
  • 雑誌名: Electrochemistry 巻: 77 ページ: 161-168
  • URL: https://www.jstage.jst.go.jp/article/electrochemistry/77/2/77_2_161/_pdf.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Determination of Crystal Structure and Charge Density of(Ba_<0.5> Sr_<0.5>)(Co_<0.8> Fe_<0.2>) O_<2.33> by Rietveld Refinement and Maximum Entropy Method Analysis (2009)
  • 著者名/発表者名: T. Itoh, Y. Nishida, A. Tomita, Y. Fujie, N. Kitamura, Y. Idemoto, K. Osaka, I. Hirosawa, N. Igawa
  • 雑誌名: Solid State Communications 巻: 149 ページ: 41-44
  • DOI: DOI:10.1016/j.ssc.2008.10.020.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Location of Deuterium Atoms in BaZr_<0.5> In_<0.5> O_<2.75+α> by Neutron Powder Diffraction (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Nagasaki, T. Ito, M. Yoshino, K. Iwasaki, S. Shiotani, H. Fukazawa, N. Igawa, Y. Ishii
  • 雑誌名: Journal of Nuclear Science and Technology 巻: 6 ページ: 122-127
  • URL: http://www.aesj.or.jp/publication/ISE2007/45_122-127.pdf.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Determination of Deuterium Location in Ba_3Ca_<1.18> Nb_<1.82> O_<8.73> (2008)
  • 著者名/発表者名: T. Shimoyama, T. Tojo, H. Kawaji, T. Atake, N. Igawa, Y. Ishii
  • 雑誌名: Solid State Ionics 巻: 179 ページ: 231-235
  • DOI: DOI:10.1016/j.ssi.2008.01.064.
  • 査読あり
• [学会発表] FeSr_2Cu_2O_<6+δ>系における構造的な乱れと物性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 茂筑高士,畑慶明,星川晃範,岩瀬謙二, D. Sulistyanintyas,小黒英俊,石垣徹,井川直樹,土屋佳則,安岡宏,平田和人
  • 学会等名: 日本物理学会第66回年次大会
  • 発表場所: 新潟大学
  • 年月日: 2011-03-25
• [学会発表] 中性子回折法によるLiイオン二次電池正極材LiMn_2O_4のLi伝導経路解析 (2011)
  • 著者名/発表者名: 井川直樹,樹神克明,田口富嗣,社本真一
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2011年年会
  • 発表場所: 静岡大学
  • 年月日: 2011-03-17
• [学会発表] 層状ペロブスカイト型構造をもつLaSrGaO_4系酸化物イオン伝導体における高温結晶構造と酸化物イオン伝導経路の組成依存 (2011)
  • 著者名/発表者名: 井手本康,北村尚斗,内野啓哲,浜尾尚樹,小菅智之,井川直樹
  • 学会等名: JRR-3改造20周年記念シンポジウム
  • 発表場所: 日本科学未来館
  • 年月日: 2011-02-28
• [学会発表] RietveldおよびMEM解析による(Ba, La)_4(Ti, Si, Mo)_3O_<12>強誘電体の結晶構造 (2011)
  • 著者名/発表者名: 井手本康,北村尚斗,浜尾尚樹,室井諒,熊谷雄輔,井川直樹
  • 学会等名: JRR-3改造20周年記念シンポジウム
  • 発表場所: 日本科学未来館
  • 年月日: 2011-02-28
• [学会発表] 中性子回折を用いた固体酸化物型燃料電池空気極材料の長期アニールにおける安定性の考察 (2011)
  • 著者名/発表者名: 伊藤孝憲,井川直樹
  • 学会等名: JRR-3改造20周年記念シンポジウム
  • 発表場所: 日本科学未来館
  • 年月日: 2011-02-28
• [学会発表] Li_xV_2O_5正極物質の結晶構造 (2011)
  • 著者名/発表者名: 茂筑高士,土屋佳則,小澤清,江口美佳,井川直樹
  • 学会等名: JRR-3改造20周年記念シンポジウム
  • 発表場所: 日本科学未来館
  • 年月日: 2011-02-28
• [学会発表] リチウム過剰マンガン酸リチウム正極物質の結晶構造 (2011)
  • 著者名/発表者名: 茂筑高士,土屋佳則,小澤清,井川直樹
  • 学会等名: JRR-3改造20周年記念シンポジウム
  • 発表場所: 日本科学未来館
  • 年月日: 2011-02-28
• [学会発表] Liイオン電池材料LiCoO_2の金属置換による結晶構造と伝導経路への影響 (2009)
  • 著者名/発表者名: 井川直樹,田口富嗣,内海渉
  • 学会等名: 日本中性子科学会第9回年会
  • 発表場所: いばらき量子ビーム研究センター
  • 年月日: 2009-12-10
• [学会発表] In-situ中性子回折によるSOFC電解質アニール効果の考察 (2009)
  • 著者名/発表者名: 伊藤孝憲,平井岳根,王臻偉,森昌史,井川直樹
  • 学会等名: 日本中性子科学会第9回年会
  • 発表場所: いばらき量子ビーム研究センター
  • 年月日: 2009-12-10
• [学会発表] 中性子回折によるリチウムイオン伝導体Li_<1+x> Al_xGe_<2-x>(PO_4)_3の構造解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 藤田泰裕,高橋東之,佐久間隆,井川直樹
  • 学会等名: 日本中性子科学会第9回年会
  • 発表場所: いばらき量子ビーム研究センター
  • 年月日: 2009-12-10
• [学会発表] Diffuse Neutron Scattering Calculation of Spinel Structure of LiMn_2O_4 (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Basar, Xianglian, T. Sakuma, H. Takahashi, O. Kamishima, and N. Igawa
  • 学会等名: The 2nd Inter. Conf. on Advances in Nucl. Sci. and Eng. 2009(ICANSE 2009)
  • 発表場所: Bandung, Indonesia
  • 年月日: 2009-11-04
• [学会発表] In-situ中性子回折を用いた電解質アニール効果の考察 (2009)
  • 著者名/発表者名: 伊藤孝憲,平井岳根,王臻偉,森昌史,井川直樹
  • 学会等名: 2009年電気化学秋季大会
  • 発表場所: 東京農工大学
  • 年月日: 2009-09-11
• [学会発表] 中性子回折によるLiイオン伝導体Li(Co_<1/3> Ni_<1/3> Mn_<1/3>) O_2のLi伝導経路解析 (2009)
  • 著者名/発表者名: 井川直樹,田口富嗣,深澤裕,山内宏樹,内海渉
  • 学会等名: 日本セラミックス協会2009年年会
  • 発表場所: 東京理科大学
  • 年月日: 2009-03-17
• [学会発表] 重水・軽水を溶解したBa(Sn, In) O_3系プロトン伝導体の粉末中性子回折と差MEM解析(1)-差MEM解析の原理とその空間分解能 (2009)
  • 著者名/発表者名: 長崎正雅,塩谷真也,井川直樹,岩崎航太,吉野正人,深澤裕,内海渉
  • 学会等名: 第47回セラミックス基礎科学討論会
  • 発表場所: 大阪国際会議場
  • 年月日: 2009-01-08
• [学会発表] 重水・軽水を溶解したBa(Sn, In) O_3系プロトン伝導体の粉末中性子回折と差MEM解析(2)-実測データの差MEM解析とその評価 (2009)
  • 著者名/発表者名: 塩谷真也,長崎正雅,井川直樹,岩崎航太,吉野正人,深澤裕,内海渉
  • 学会等名: 第47回セラミックス基礎科学討論会
  • 発表場所: 大阪国際会議場
  • 年月日: 2009-01-08
• [学会発表] 中性子を用いたSOFC材料の構造解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 伊藤孝憲,白崎紗央里,藤江良紀,山内宏樹,井川直樹,目時直人
  • 学会等名: 第17回SOFC研究発表会
  • 発表場所: 科学技術館
  • 年月日: 2008-12-18
• [学会発表] Liイオン伝導体Li(Co, Ni, Mn) O_2の結晶構造と伝導経路解析 (2008)
  • 著者名/発表者名: 井川直樹,田口富嗣,深澤裕,山内宏樹,内海渉
  • 学会等名: 中性子科学会第8回年会
  • 発表場所: 名古屋大学
  • 年月日: 2008-12-01
• [備考]
  • URL: https://rrsys.tokai-sc.jaea.go.jp/sentan/