瞬間爆発法を用いた新しい急冷手段による高リチウムイオン伝導性ガラスの開発

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瞬間爆発法を用いた新規な急冷手段によりリチウムイオン導電体ガラスを作製したところ、ひび割れのない球状の試料が得られた。X線分析の結果、アモルファスであることが確認された。この試料の導電率を測定したところ、結晶質の場合よりも逆に低下する知見が得られた。この導電率の低下の原因としては、可動イオンであるリチウムイオン量が少ないことが考えられる。そこで、リチウムイオンを増加させるため炭酸リチウムの添加を試みた。その結果、導電率は上昇する知見が得られたが結晶質の導電率と比較すると依然低い。そこで、リチウムイオを増加させるため炭酸リチウムをLi_<1.3>Al_<0.3>Ti_<1.7ー>(PO_4)_3に対し0ー40mol%まで添加し、導電率に与える効果を調べた。また、急冷の程度がガラス化にも影響を及ぼすと考えられるので、冷媒についても種々検討した。まず、Nacl+氷水を冷媒に用いた場合、ガラスにはなるが導電率は結晶と比べると低下した。これは冷媒中のNa^+イオンの影響と考えられる。また、凝固点は水よりも低いためより一層急冷することが期待できるエチレングリコ-ル、エタノ-ル、メタノ-ルを冷媒として用いたが、熱伝導が悪く、溶融液からの急冷にはこれらの冷媒ではあまり効果がなく、ガラス化は難しい。そこで、次に炭酸リチウムを0ー40mol%添加し、水を冷媒として用いてガラス化した。合成した試料の中で40mol%添加した試料の導電率が最も高い。ところで、固体電解質自体の特性もガラス化した場合の導電率に大きく影響することが考えられる。そこで、このリチウムチタンリン酸塩への種々のリチウム種の添加や、結晶質の焼結性についても詳しく調べた。その結果、LiTi_2(PO_4)_3、1に対してリン酸リチウムを0.2添加した試料は導電率も比較的高く、かつ、気密性も向上する知見を得た。