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超格子構造を有するスピネル型リチウム複合酸化物へのリチウムインターカレーション

具有超晶格结构的尖晶石型锂复合氧化物的锂嵌入

基本信息

批准号：
11750724
负责人：
生田博将
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至 2000
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の主題である超格子構造を有するスピネル型酸化物の構造と物性について詳細に検討を行うため、まずLiCr_yMn_<2-y>O_4およびLiCrTi_yMn_<1-y>O_4のRietveld解析を行った。Cr-Mn系ではCrの置換量の増加に伴い、酸素熱振動パラメーターは減少するのに対して、Cr-Ti系ではTiの置換量がy=0.5までの領域では酸素熱振動パラメーターが増加し、0.5以上では逆に減少した。さらに、熱膨張係数の測定より、このスピネル酸化物におけるM-O結合の強さはCr^<3+>-O>Mn^<3+>-O>Mn^<4+>-O>Ti^<4+>-Oという順になる。このような実験結果を解釈するため、分子動力学法(MD)によるシミュレーションを行った。このシミュレーションには原子間のポテンシャル関数が必要であるため、実験から得られた格子定数と熱膨張の値を用い、各原子のポテンシャル関数ついて幾つかのパラメータを決定した。算出したポテンシャルを用いて、実測値と比較したところ、現実の系とシミュレーションがある程度一致した。このように算出したポテンシャル関数を用いて様々な系についてシミュレーションを行い、平均的・局所的な結晶構造について検討した。まず、MDで16dサイトの2種類の遷移金属を秩序だった配列ら無秩序な配列へ変化させると、結晶構造は立方晶から正方晶に変化することが分かった。次に、局所構造については、LiMn_2O_4のMn^<3+>O_6八面体とMn^<4+>O_6八面体は大きさが異なるため、歪みが生じる。この歪みは2つの八面体に対し、結合の弱い方にしわ寄せが行き、Mn^<3+>O_6八面体が大きく歪むことが分かった。Mn^<3+>の替わりにCr^<3+>O_6八面体やMn^<4+>O_6八面体を導入し、2つの八面体の大きさの違いが小さくなると歪みは緩和され、構造が安定化することがわかった。

The subject of this study is the structure and physical properties of the superlattice structure and the structure and physical properties of the superlattice structure. r_yMn_<2-y>O_4およびLiCrTi_yMn_<1-y>O_4のRietveld analysisを行った. Cr-Mn series, the replacement amount of Cr is increased, acid thermal vibration is reduced, and Cr-Ti series is used.はTiのsubstitution amountがy=0.5までのareaでは acid element thermal vibrationパラメーターがincreaseし, and above 0.5では inverseにdecreaseした.さらに, determination of thermal expansion coefficient より, このスピネル acid compound におけるM-O combined のstrong さはCr^<3 +>-O>Mn^<3+>-O>Mn^<4+>-O>Ti^<4+>-Oという顺になる. The result of このような実験 is solved by molecular dynamics method (MD).このシミュレーションには atomic number のポテンシャル寷が必であるため、実験から得られた格The fixed number and thermal expansion of each atom are determined by the number and number of each atom. Calculate the したポテンシャルを use いて, 実measurement value と comparison したところ, and the したの system とシミュレーションがある degree is consistent した.このようにCalculate the number of したポテンシャル口を Use the いて様々な system についてシミュレーションを行い, average・bureau’s なcrystalline structure について検検した.まず, MDで16dサイトの2 types of migration metals, orderly arrangement, disorderly arrangement The crystal structure is divided into cubic crystals and square crystals. Secondary structure, LiMn_2O_4のMn^<3+>O_6 octahedron, Mn^<4+>O_6 octahedron, large きさがisoなるため, and crooked みが生じる.このskewed みは2つのoctahedronに対し, combined with weak いsquare にしわ发せが行き, Mn^<3+>O_6 octahedron が大きく crooked むことが分かった. Mn^<3+>わりにCr^<3+>O_6 octahedronやMn^<4+>O_6 octahedronをImportし, 2つのoctahedronの大きさのviolationいが小さくなるとCrookedみはeasing and stabilizingすることがわかった.