Ca_2Mn_3O_8およびその修飾酸化物の物性と電気化学的挙動

Ca_2Mn_3O_8及其改性氧化物的物理性能和电化学行为

• 批准号: 05650821
• 负责人: 菅原 陸郎
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: Yamagata University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
• 财政年份: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-05650821/
• 关键词: カルシウム-マンガン酸化物; 修飾酸化物; 還元反応; アルカリ電池

Ca_2Mn_3O_8のCa^<2+>の一部を3価金属イオンであるLa^<3+>およびLa^<3+>とイオン半径が同じであるSr^<2+>で置換した酸化物を合成した.Ca^<2+>イオンの20%まで,結晶の基本骨格に影響を与えないで置換することが可能であった.また,3価金属イオンで置換すると,置換量に応じ,結晶中でMn^<4+>はMn^<3+>へ還元され,電子の非極在化により酸化物の電子導電率が大きくなることが確かめられた.合成した酸化物についてアルカリ水溶液中での還元反応を検討した.Ca_2Mn_3O_8の還元反応は,Mn^<4+>の約20%までしか進行しないが,La^<3+>で置換すると,定量的にMn^<4+>からMn^<3+>への還元反応が起こることを確かめた.La^<3+>とともにSr^<2+>で同時に置換したものは,Sr^<2+>の置換量が多くなると,Mn^<4+>の還元反応は約50%までしか進行しなかった.定量的な還元反応が起こるのは,酸化物の電子導電率の増加がひとつの理由と考えられる.また,還元反応は,結晶中の空孔を通してプロトンの拡散によって進むとすれば,金属イオンの配位環境に影響されることが予想される.そこで,還元反応の過程をESR法で追跡した.還元反応の初期において,Mn^<2+>の生成が認められ,Mn^<3+>の不均化反応あるいはMn^<4+>からMn^<3+>を経由てMn^<2+>へ還元される過程が考えられるが,結論は得られなかった.今後,詳細な検討が期待される.一方,この酸化物は,一定電位で還元反応が進み,しかも高電流密度でも高い容量が得られるので,アルカリ電池の新しい正極活物質として期待されることを明らかにした.

Ca_2Mn_3O_8 is a part of Ca^<2+> and La ^<3+>. The radius of Ca^<2 +> is the same as that of La ^<3 +>. The acid compound is synthesized.Ca^<2+> is 20%. The basic structure of crystallization is affected by the substitution. 3. The amount of substitution of Mn^<4+> Mn^<3+> in the crystal is very high, and the electron conductivity of the acid compound is very high. The reductive reaction mechanism in aqueous solution of Ca_2Mn_3O_8 and Mn^<4+> is discussed. The reductive reaction mechanism of Mn ^<3 +> and Sr^<2+> is discussed quantitatively. Sr^<2+> is replaced by Mn ^<4 +>, and Mn^<4+> is replaced by Mn ^<4 +>. The reason for the increase of electronic conductivity of acidified compounds is discussed. In addition, it is expected that the coordination environment of metal ions will influence the formation of pores in crystals. The ESR method is used to trace the process of chemical reaction. In the early stage of the transformation,Mn^<2+> was generated and Mn^<3 +> was transformed into Mn^<4+>. In the future, we look forward to detailed discussions. On the other hand, the acid compound is not stable at a certain potential, and the high current density and high capacity of the battery are expected.