逆ベロブスカイト型新規リチウムイオン導電体の創成

逆ペロブスカイト型フッ化物、水素化物、フッ化水素化物を基軸としてLiが占有するAサイトに空孔を導入し、優れたリチウムイオン導電性を示す固体電解質の合成を目的とした。平成23年度はフッ化物ではLiBaF_3、水素化物ではLiSrH_3を基に固溶体の合成を検討した。BaまたはSrをAl,Scで置換した固溶体Li_<1-x>M_xF_3,Li_<1-x>Sr_<1-x>M_xH_3(M=Al,Sc)の合成を試みたがX線回折測定から、未反応のBaF_2などが検出され、リートベルト解析による構造解析の結果からも明確な格子定数の変化は認められなかった。さらに、LiBaF_3はAサイトをLiが占有する逆ペロブスカイト構造ではなく、LiがBサイトを占有する通常のペロブスカイト構造であることが構造解析から分かり、過去の文献とは異なる結果となった。一方、水素化物系のLiSrH_3については、X線回折ではLiの占有位置を決定することができず、中性子回折測定の必要性が示唆された。また、フッ化水素化物の合成については、SrLiH_<1-x>F_xの合成はできなかったが、合成の際に新規ヒドリド含有酸化物であるSr_2LiH_3Oが副生成物として得られた。Sr_2LiH_3Oは研究代表者が以前に見出したヒドリドイオン導電体La_2LiHO_3と同様のK_2NiF_4型構造であるが、ヒドリドが一次元配列しているLa_2LiHO_3と異なり、3次元的にヒドリドがアニオンサイトを占有していることが構造解析から確認された。K_2NiF_4型構造が酸化物イオンを三次元的に導電する構造であることを考慮すると、本研究で発見したSr_2LiH_3Oは優れたヒドリドイオン導電性を発現する可能性がある。

逆ペロブスカイト型フッ化物、水素化物、フッ化水素化物を基軸としてLiが占有するAサイトに空孔を導入し、優れたリチウムイオン導電性を示す固体電解質の合成を目的とした。平成23年度はフッ化物ではLiBaF_3、水素化物ではLiSrH_3を基に固溶体の合成を検討した。BaまたはSrをAl,Scで置換した固溶体Li_<1-x>M_xF_3,Li_<1-x>Sr_<1-x>M_xH_3(M=Al,Sc)の合成を試みたがX線回折測定から、未反応のBaF_2などが検出され、リートベルト解析による構造解析の結果からも明確な格子定数の変化は認められなかった。さらに、LiBaF_3はAサイトをLiが占有する逆ペロブスカイト構造ではなく、LiがBサイトを占有する通常のペロブスカイト構造であることが構造解析から分かり、過去の文献とは異なる結果となった。一方、水素化物系のLiSrH_3については、X線回折ではLiの占有位置を決定することができず、中性子回折測定の必要性が示唆された。また、フッ化水素化物の合成については、SrLiH_<1-x>F_xの合成はできなかったが、合成の際に新規ヒドリド含有酸化物であるSr_2LiH_3Oが副生成物として得られた。Sr_2LiH_3Oは研究代表者が以前に見出したヒドリドイオン導電体La_2LiHO_3と同様のK_2NiF_4型構造であるが、ヒドリドが一次元配列しているLa_2LiHO_3と異なり、3次元的にヒドリドがアニオンサイトを占有していることが構造解析から確認された。K_2NiF_4型構造が酸化物イオンを三次元的に導電する構造であることを考慮すると、本研究で発見したSr_2LiH_3Oは優れたヒドリドイオン導電性を発現する可能性がある。