negative muon spin spectroscopy for ion diffusion measurements

用于离子扩散测量的负μ子自旋光谱

• 批准号: 20K21149
• 负责人: 杉山 純
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: 一般財団法人総合科学研究機構(総合科学研究センター(総合科学研究室)及び中性子科学センター(研究開発
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-07-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K21149/
• 关键词: イオン拡散; リチウム; 電池; ミュオンスピン回転緩和; 負ミュオン; リチウム電池; 拡散

Liイオン電池の正極材料は、層状岩塩構造、スピネル構造、オリビン構造に大別される。これらについてはmu±SRで核磁場揺らぎの温度依存性を測定し、拡散種がmu+ではなくLi+であることを確認した。この知見を基に、オペランドmu+SR測定によりLixCoO2中のDJを求めたところ、反応面積を規定しやすい薄膜試料の電気化学測定結果とほぼ一致する結果を得た。Li電池材料のmu-SR測定では、ミュオンLi原子（mu-Li）からの信号が不可避的に含まれる。そこで、Li金属単体のmu-SRスペクトルを室温から５Kまでの温度範囲で測定し、横磁場回転スペクトルが緩和しないことを確認した。これはLi核スピンとmu-スピンの超微細結合磁場が大きすぎて、周囲のLi核による双極子磁場を隠してしまうためと思われる。また、大気中で不安定なLi金属でも安定してmu-SR測定できる測定容器も開発済みである。種々のミュオン原子の崩壊により発生する異なる寿命のmu-信号からなるスペクトルの解析法については、理論式を導出し[Muon Spin Spectroscopy: An Introduction (Oxford, 2022)]、さらに実験結果に適合する解析法も提案した。これらの実験と解析結果を2022年8月にパルマ（イタリア）で開催されたmuSR2020国際会議で発表した。ミュオン原子近傍の局所歪みが核磁場へ及ぼす影響については、核磁場を形成するのが双極子磁場なので、影響は少ないと予想している。これは、近接原子間の交換相互作用が重要な電子磁性の場合と比べると大きな相違である。しかしより定量的に影響を見積もるため、ミュオン誘起局所歪み計算の専門家と共同研究を実施中である。

The electrode materials of Li_n batteries are mainly composed of layered rock structure, porous structure and porous structure. The temperature dependence of the nuclear magnetic field is determined and the dispersion is confirmed. The results of electrochemical measurements of thin film samples were consistent with those of the measurements of DJ and SR in LixCoO2. The mu-SR determination of Li battery materials is an unavoidable component of Li atom (mu-Li) emission signals. The temperature range of Li metal monomer from room temperature to 5K was determined and the temperature range of Li metal monomer from room temperature to 5 K was confirmed. The magnetic field of Li nucleus is very large and the dipole magnetic field of Li nucleus is very small. Li metal is unstable in large quantities. It is stable in mu-SR determination. The determination vessel is open. The mu-signal analysis method for the generation of different lifetimes of species and atoms is used to derive the theoretical formula [Muon Spin Spectroscopy: An Introduction (Oxford, 2022)]. The results of this analysis will be presented at the muSR2020 International Conference in August 2022. The nuclear magnetic field and the influence of the magnetic field on the formation of the dipole magnetic field are considered. Exchange interactions between adjacent atoms are important in electron magnetism. The quantitative impact of this approach is reflected in the joint research of the authors.

项目成果

Magnetic nature of wolframite MnReO4

黑钨矿 MnReO4 的磁性

• 发表时间: 2022
• 作者: E. Nocerino;J. Sugiyama;O. K. Forslund;Y. Sassa;R. Palm;M. Mansson;U. Miniotaite;F. Elson;H. Sakurai;and C. Wang
• 通讯作者: and C. Wang

Negative muon spin rotation and relaxation study on antiferromagnetic order of Na clusters in sodalite

方钠石Na团簇反铁磁序的负μ子自旋和弛豫研究

• 发表时间: 2022
• 作者: T. Nakano;J. Sugiyama;S. Takeshita;and H. Baba
• 通讯作者: and H. Baba

The internal magnetic field in a ferromagnetic compound Y2Co12P7

铁磁化合物 Y2Co12P7 中的内部磁场

• DOI: 10.1088/1742-6596/2462/1/012008
• 发表时间: 2023
• 期刊: Journal of Physics: Conference Series
• 作者: Ohishi Kazuki;Ohta Hiroto;Kato Yusuke;Katori Hiroko Aruga;Forslund Ola K.;Nocerino Elisabetta;Matsubara Nami;Konstantinos Papadopoulos;Johansson Fredrik O. L.;Sassa Yasmine;M?nsson Martin;Hitti Bassam;Arseneau Donald;Morris Gerald D.;Brewer Jess H.;Sugiya
• 通讯作者: Sugiya

Negative Muon Spin Rotation and Relaxation Study on Battery Anode Material, Spinel Li4Ti5O12

• DOI: 10.1021/acs.jpcc.2c02055
• 发表时间: 2022-06
• 期刊: The Journal of Physical Chemistry C
• 作者: I. Umegaki;K. Ohishi;T. Nakano;S. Nishimura;S. Takeshita;A. Koda;K. Ninomiya;M. K. Kubo;J. Su

カナダ加速器センター（TRIUMF）(カナダ)

加拿大加速器中心 (TRIUMF)（加拿大）