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2014 年度 実績報告書

マクロテトラヘドラルクラスター骨格を利用した新奇なリチウムイオン伝導体

研究課題

研究課題/領域番号 25630271
研究機関東北大学

研究代表者

滝沢 博胤  東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (90226960)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワード固体電解質 / 高圧合成 / 共有結合性結晶 / リチウムイオン伝導体 / チャンネル構造
研究実績の概要

本研究では、高圧合成法およびマイクロ波合成法によりマクロテトラへドラルクラスター骨格を有した新奇リチウムイオン伝導体の合成を行った。
最終年度は、固体結晶母格子中で高いLiイオン伝導性を実現するために、剛直な共有結合骨格からなる3次元チャンネル構造内の空隙に、可動性リチウムイオンを配置した固体構造を探索し、マイクロ波反応場を用いたLi-Sn-O系新規Liイオン伝導体を発見した。仕込み組成比Li/Sn=4/3~1/1、1300 ℃、10 minの条件で新規化合物Li4xSn4-xO8の合成に成功し、その結晶構造がラムスデライト構造を有することを明らかにした。マイクロ波焼結によって得られた焼結体のイオン伝導度は室温で3.75×10-7 S/cm、300 ℃で2.00×10-3 S/cmとなり、活性化エネルギーは48.2 kJ/molとなった。Li占有率と配位環境の相関から、高イオン伝導度が期待できる組成設計指針を提起することができた。
本研究では、新奇なリチウムイオン伝導体の合成において、高圧合成法により新規相Li2B2S5を、およびマイクロ波合成法を用いて新規相Li4xSn4-xO8の合成に成功した。Li2B2S5は単斜晶系の骨格構造がBS4面体の連結によって構成されており、一次元のチャンネル内にLiイオンが配置していることが明らかとなった。また、Li4xSn4-xO8はラムスデライト構造を有し、一次元のチャンネル内にLiイオンが配置していた。以上より、新奇リチウムイオン伝導体の合成に成功し、高Liイオン伝導性の発現に資する骨格構造の設計指針を得ることができた。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2014

すべて 学会発表 (2件)

  • [学会発表] 第一原理計算による固体電解質Na4Sn3O8におけるナトリウムイオン拡散解析2014

    • 著者名/発表者名
      浅利祐介、川治純、藤枝正、林大和、滝澤博胤
    • 学会等名
      電気化学会
    • 発表場所
      北海道大学高等教育推進機構(北海道札幌市)
    • 年月日
      2014-09-27 – 2014-09-27
  • [学会発表] 固体電解質Na4Sn3O8におけるイオン拡散の第一原理解析2014

    • 著者名/発表者名
      浅利祐介、川治純、藤枝正、林大和、滝澤博胤
    • 学会等名
      応用物理学会
    • 発表場所
      北海道大学札幌キャンパス(北海道札幌市)
    • 年月日
      2014-09-19 – 2014-09-19

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公開日: 2016-06-01  

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