微細粒子の低温固相合成法による新規固体電解質の創出

利用低温固相合成细颗粒创建新型固体电解质

• 批准号: 21J11152
• 负责人: 井藤 浩明
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-28 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21J11152/
• 关键词: 熱力学的準安定性; インターミディエイト準安定性; レムナント準安定性; 固相反応; その場X線回折測定; 固体電解質

本年度は、熱力学的準安定性について既存のレムナント準安定性に加え、新たにインターミディエイト準安定性を定義し、熱力学的原理に基づいて Li+導電性塩化物Li3YCl6およびLi3HoCl6の多形の安定性を分類した。これまで材料の準安定性は、動力学と熱力学を用いて議論されてきたが完全に整理されているわけではない。本研究では固相反応における熱力学的パラメータとして温度に着目することで、準安定性の種類を区別した。インターミディエイト準安定相は、最安定相よりも不安定であり、温度によらず高い自由エネルギーを持つ。そのため、高温まで加熱し得られた試料はアニールにより相転移しない。 一方、レムナント準安定相は、室温付近では準安定であるがある温度以上では安定相となるため安定な温度では高温相とも表現される。また、高温で安定な状態からの急冷により合成されるレムナント準安定相はアニールすることで低温安定相に相転移する。これらの特徴から急冷とアニールを行うことで実験的に安定性および準安定性を決定可能である。本研究ではLi3YCl6およびLi3HoCl6をモデルとして用いた。放射光X線回折測定から、LiClとYCl3またはHoCl3を混合した出発物質を約 450 K に加熱すると、単位格子あたりの式単位が1の低温相が生成し、600 K以上では式単位が3の高温相に相転移した。また、急冷した試料を573 Kでアニールしたところ高温相から低温相への相転移が起こり、低温では高温相がレムナント準安定であることが明らかとなった。さらに、Y, HoのX線吸収や、7Li固体NMR、交流インピーダンス測定を行い、多形の局所構造の変化を観察した。これらの結果についてChemRxivにプレプリント” Stability and Metastability of Li3YCl6 and Li3HoCl6”が公開されている。

This year, the definition of thermodynamic quasi-stability and the classification of polymorphic stability of Li+ conductive compounds Li3YCl6 and Li3HoCl6 in the principles of thermodynamics are introduced. The quasi-stability, kinetics and thermodynamics of materials are discussed in detail. In this study, the thermodynamic properties of solid phase reactions are distinguished from those of quasi-stability. Quasi-stable phase, most stable phase, unstable phase, high temperature, free phase, stable phase The sample was heated at high temperatures and the phase shifted. The temperature of the quasi-stable phase is higher than that of the quasi-stable phase. The quasi-stable phase shifts from the stable phase at high temperature to the stable phase at low temperature. The characteristics of the system are: rapid cooling, rapid movement, stable stability, and quasi-stable stability. In this study, Li3YCl6 and Li3HoCl6 were used. X-ray diffraction measurements show that LiCl, YCl3 and HoCl3 are mixed and the emission substance is heated to about 450 K, and the low temperature phase is generated at a single position, and the high temperature phase is shifted to a single position above 600 K. The sample is cooled rapidly at 573 K. The phase shift between high temperature phase and low temperature phase starts at 573 K. The phase shift between low temperature phase and high temperature phase starts at 573 K. X-ray absorption, 7Li solid-state NMR, AC measurement, and structural transformation of polymorphic structures "Stability and Metastasis of Li3YCl6 and Li3HoCl6" was published.

项目成果

Phase transition, magnetic, and electronic properties of CeOInS₂

CeOInS₂的相变、磁性和电子特性

• DOI: 10.2109/jcersj2.20205
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of the Ceramic Society of Japan
• 影响因子: 1.1
• 作者: ITO Hiroaki;MIURA Akira;GOTO Yosuke;MIZUGUCHI Yoshikazu;MORIYOSHI Chikako;KUROIWA Yoshihiro;ROSERO-NAVARRO Nataly Carolina;TADANAGA Kiyoharu
• 通讯作者: TADANAGA Kiyoharu

Li3MCl6 中におけるMの秩序化 (M=Y, Dy-Tm)

Li3MCl6 中 M 的排序 (M=Y, Dy-Tm)

• 发表时间: 2022
• 作者: Ito Hiroaki;Shitara Kazuki;Wang Yongming;Fujii Kotaro;Yashima Masatomo;Goto Yosuke;Moriyoshi Chikako;Rosero‐Navarro Nataly Carolina;Miura Akira;Tadanaga Kiyoharu;尾藤 央延・齋藤 僚介;Hiroaki ITO,Yuki NAKAHIRA,Chikako MORIYOSHI,Naoki ISHIMATSU,Yosuke GOTO,Yoshikazu MIZUGUCHI,Nataly carolina ROSERO NAVARRO,Akira MIURA,Kiyoharu TADANAGA;井藤 浩明・石松 直樹・中平 夕貴・後藤 陽介・水口 佳一・森吉 千佳子・Rosero-Navarro Nataly Carolina・三浦 章・忠永 清治
• 通讯作者: 井藤 浩明・石松 直樹・中平 夕貴・後藤 陽介・水口 佳一・森吉 千佳子・Rosero-Navarro Nataly Carolina・三浦 章・忠永 清治

新規準安定Li3YCl6相における速度論的なカチオン秩序の安定化

新型亚稳态 Li3YCl6 相中的动力学阳离子有序稳定

• 发表时间: 2021
• 作者: 池山 佑豪;佐藤 智之;関根 秀一;竹村 晃典;伊藤 晃成;井藤 浩明・設樂 一希・森吉 千佳子・後藤 陽介・藤井 孝太郎・八島 正知・Nataly Carolina Rosero-Navarro・三浦 章・忠永 清治;尾藤央延;井藤 浩明・設樂 一希・Wang Yongming・藤井 孝太郎・八島 正知・後藤 陽介・森吉 千佳子・Rosero-Navarro Nataly Carolina・三浦 章・忠永 清治
• 通讯作者: 井藤 浩明・設樂 一希・Wang Yongming・藤井 孝太郎・八島 正知・後藤 陽介・森吉 千佳子・Rosero-Navarro Nataly Carolina・三浦 章・忠永 清治

Kinetically Stabilized Cation Arrangement in Li₃YCl₆ Superionic Conductor during Solid‐State Reaction

固态反应过程中Li₃YCl₆超离子导体中动力学稳定的阳离子排列

• 发表时间: 2021
• 作者: Hiroaki ITO・Rosero-Navarro Nataly Carolina・Akira MIURA・Kiyoharu TADANAGA

Large Rere-Earth Ions Kinetically Stabilize Metastable Li3LnCl6 (Ln: lanthanoids) Polymorphs

大稀土离子动力学稳定亚稳态 Li3LnCl6（Ln：镧系元素）多晶型物

• 发表时间: 2022
• 作者: Ito Hiroaki;Shitara Kazuki;Wang Yongming;Fujii Kotaro;Yashima Masatomo;Goto Yosuke;Moriyoshi Chikako;Rosero‐Navarro Nataly Carolina;Miura Akira;Tadanaga Kiyoharu;尾藤 央延・齋藤 僚介;Hiroaki ITO,Yuki NAKAHIRA,Chikako MORIYOSHI,Naoki ISHIMATSU,Yosuke GOTO,Yoshikazu MIZUGUCHI,Nataly carolina ROSERO NAVARRO,Akira MIURA,Kiyoharu TADANAGA
• 通讯作者: Hiroaki ITO,Yuki NAKAHIRA,Chikako MORIYOSHI,Naoki ISHIMATSU,Yosuke GOTO,Yoshikazu MIZUGUCHI,Nataly carolina ROSERO NAVARRO,Akira MIURA,Kiyoharu TADANAGA