自発的および強制的イオン置換によるLi^+高イオン伝導体の合成

自发和强制离子取代合成Li^+高离子导体

• 批准号: 07239205
• 负责人: 中村 哲朗
• 金额: $ 1.41万
• 依托单位: Utsunomiya University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1995
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1995 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-07239205/
• 关键词: Aサイト欠損ペロフスカイト酸化物; ペロフスカイト型ニオブ酸ランタン; ペロフスカイト型タンタル酸ランタン; ペロフスカイト型ニオブ酸ナトリウム; ペロフスカイト型リチウムイオン伝導; 交流インピーダンス法

1.研究の目的 ペロフスカイト型酸化物(La_<1/3>□_<2/3>)NbO_3および(La_<1/3>□_<2/3>)TaO_3における大量のAサイト空席□_<2/3>を利用して高リチウムイオン伝導体を化学設計し、これを合成して実現すること。2.研究の方法 固相反応法により、ペロフスカイト型固溶体系(La_<1/3>□_<2/3>)NbO_3-NaNbO_3、すなわち(La_xNa_<1-3x>□_<2x>)NbO_3(0<x<1/3)の合成を行い、その固溶限界を見極め、さらにその電気伝導性を検討(プランクテスト)した後に、再び固相反応法により、Na^+の一部をLi^+に置換した組成(La_xNa_<1-3x-y>Li_y□_<2x>)NbO_3のプロフスカイト相を合成し、その結晶構造を粉末X線回折法によって同定した。次に目的とする電気伝導法をLCZメーターによる交流インピーダンス法によって求めた。3.研究の結果3.1 Li^+を含まないブランク試料のイオン伝導性ペロフスカイト型(La_xNa_<1-3x>□_<2x>)NbO_3系は、全域(0<x<1/3)で固溶することが認められた。これらの固溶体組成は室温で絶縁性を示し、500K以上で電子伝導性が現れた。しかしイオン伝導性が期待される組成(La_<0.2>Na_<0.4>□_<0.4>)NbO_3では、そのCole-Coleプロットから室温でも検出可能な典型的イオン電導率σ_i=2×10^<-7>Scm^<-1>(292K),5×10^<-5>Scm^<-1>(385K)が見出された。このσ_iは温度と共に増大し、530K以上では可能な測定周波数範囲(最大1.2MHz)からスケールアウトした。考えられるイオン種はH^+,Na^+,O^<2->である。3.2(La_xNa_<1-3x-y>Li_y□_<2x>)NbO_3系のイオン伝導性Li^+を含むこの種の固溶体系が固相反応によって合成されたため、結果として電場を用いる強制イオン置換法を必要としなかった。現在得られているイオン伝導性の最高値は、x=0.1,y=0.2の組成(La_<0.2>Na_<0.5>Li_<0.2>□_<0.2>)NbO_3におけるσ_i=1×10^<-4>Scm^<-1>(570K),5×10^<-4>Scm^<-1>(680K)である。3.3(La_xNa_<1-3x-y>Li_y□_<2x>)TaO_3系のイオン伝導性Ta_2O_5の固相反応温度は高く、(La_xNa_<1-3x>□_<2x>)TaO_3系の固溶体形成は困難であり、1750Kの焼成でも若干の不純物が残った。しかし表題のLiを含む組成では、ある範囲で単相の試料が得られ、そのイオン伝導性の最高値は、(La_<0.1>Na_<0.35>Li_<0.35>□_<0.2>)TaO_3でσ_i=2×10^<-5>Scm^<-1>(573K)である。

1. The purpose of this study is to design and synthesize A large number of active compounds (La_<1/3>□_<2/3>)NbO_3 and (La_<1/3>□_<2/3>)TaO_3. 2. The solid phase reaction method was used to study the synthesis of NbO_3-NaNbO_3, NbO_3 (La_xNa_x) <1-3x><2x>NbO_3(0&lt;x&lt;1/3), the solid solution <1-3x-y><2x>boundary, the electrical conductivity, the phase composition, the crystal structure and powder X-ray diffraction. The second is to conduct electrical communication. 3. Results 3.1 Li^+-containing samples were found to be solid solution-free in <1-3x><2x>all regions (0&lt;x&lt;1/3) of (La_xNa_x)NbO_3. The solid solution composition is characterized by thermal insulation at room temperature and electron conductivity above 500K. The <0.2><0.4>typical <0.4>conductivity σ_i=2×10^<-7>Scm^<-1>(292K),5×10 ^<-5>Scm ^<-1>(385K) is found at room temperature. The maximum frequency range of the measured frequency is 1.2 MHz. H^+,Na^+,O^<2->. 3.2(La_xNa_<1-3x-y>Li_y_<2x>)NbO_3 system is a solid solution system containing Li^+ and Li ^+. The highest values of conductivity are obtained, x= 0.1, y =0.2 and the composition (La_<0.2>Na_<0.5>Li_<0.2>□_<0.2>)NbO_3 is σ_i=1×10^<-4>Scm^<-1>(570K),5×10^<-4>Scm^<-1>(680K). 3. The solid phase reaction temperature of (La_xNa_<1-3x-y>Li_y_o_<2x>)TaO_3 system is high, the formation of solid solution of (La_xNa_<1-3x>o_<2x>)TaO_3 system is difficult, and some impurities remain during sintering at 1750K. The highest conductivity value of (La_<0.1>Na_<0.35>Li_<0.35>□_<0.2>)TaO_3 is σ_i=2×10^<-5>Scm^<-1>(573K).