新規な超イオン伝導ガラスの創製とキャラクタリゼーション

新型超离子导电玻璃的制备和表征

• 批准号: 08229240
• 负责人: 南 努
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Osaka Prefecture 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: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-08229240/
• 关键词: 超イオン伝導ガラス; 超急冷法; リチウムイオン; 混合アニオン効果; ガラス構造; オキシスルフィドガラス; 電気伝導率; リチウム二次電池

本研究は、Li_2S-SiS_2系をベースとするLi_2S-SiS_2-Li_4SiO_4系オキシスルフィド系ガラスのイオン伝導度および熱的安定性における混合アニオン効果に着目し、このガラスの構造解析を行うことによりこの効果の本質的理解を深めながら応用展開することを目的としている。ここでは、このような系のガラスの高いイオン伝導性および優れた熱的安定性とガラス構造の関係について明らかにした。本年度得られた成果は以下の通りである。1)^<29>Si MAS-NMR測定の結果から、ベースガラスに少量のLi_4SiO_4を添加すると、硫黄と酸素の両方の配位したケイ素がガラス中に多量に存在することがわかった。一方、多量のLi_4SiO_4を添加すると、このようなケイ素は減少した。2)X線光電子スペクトルの結果から、少量のLi_4SiO_4を添加したガラス中では、硫黄は非架橋状態、酸素は架橋状態で主に存在し、多量に添加するとS^<2->や非架橋酸素が多く存在することが明らかになった。3)5mol%のLi_4SiO_4を添加したガラス中には非架橋硫黄、架橋酸素が主に存在し、これらはリチウムイオンをトラップしにくいために、このガラスは高い伝導性を示すものと考えられる。さらに添加するとリチウムイオンをより強くトラップすると考えられるS^<2->や非架橋酸素の割合が増加するため、ガラスの伝導性は低下すると解釈することができる。4)5mol%のLi_4SiO_4を添加したガラスは広い電位領域において高い電気化学的安定性を示すが、これは、このガラス中ではアニオン種の酸化反応の速度が非常に遅く、実際に酸化されるまでに大きな過電圧が生じるためと考えられる。20mol%のLi_4SiO_4を添加したガラス中では、S^<2->が多く存在し、これが電気化学的に酸化されることにより、ガラスの電気化学的安定性が低下するものと考えられる。

In this study, the Li_2S-SiS_2-Li_4SiO_4 system was studied for its thermal stability and conductivity. The results of the study were discussed in detail, and the structural analysis of the Li_2S-SiS_2-Li_4SiO_4 system was carried out. The relationship between thermal stability and structural stability is discussed in detail. This year's achievements are as follows: 1) The results of <29>Si MAS-NMR determination show that a small amount of Li_4SiO_4 is added to the solution, and a large amount of Li_4SiO_4 is present in the solution. Li_4SiO_4 is added to one side and many sides. 2) The results of X-ray photoelectron spectroscopy show that a small amount of Li_4SiO_4 is added, and sulfur is not in the bridging state, and acid is in the bridging state<2->. 3) 5 mol % Li_4SiO_4 is added to the mixture, and the bridging sulfur and bridging acid are the main components. In addition, the conductivity of the non-bridging element is increased, and the conductivity is decreased<2->. 4) The addition of 5mol % Li_4SiO_4 in the medium potential region shows that the electrochemical stability of the medium potential region is very high, and the acidification reaction speed of the medium potential region is very high. 20 mol % Li_4SiO_4 is <2->added to the solution, and the electrochemical stability of the solution decreases.

项目成果

T.Saito: "Phase Transformation and Lattice Strain of Alpha-Agl Stabilized in Superionic Glass" J. Electrochem. Soc.143. 687-691 (1996)

T.Saito：“超离子玻璃中稳定的 Alpha-Agl 的相变和晶格应变”J. Electrochem。

K.Hirai: "^<29>Si and ^<31>P MAS-NMR Spectra of Li_2S-SiS_2-Li_3PO_4 Rapidly Quenched" J. Am. Ceram. Soc.79. 349-352 (1996)

K.Hirai：“快速淬火的Li_2S-SiS_2-Li_3PO_4的^ 29 Si和^ 31 P MAS-NMR光谱”J. Am。

M.Tatsumisago: "Microstructure of Superionic Glassy Composites with Stabilized α-Agl" J. Non-Cryst. Solids. 196. 193-198 (1996)

M.Tatsumisago：“具有稳定 α-Agl 的超离子玻璃复合材料的微观结构”J. 非晶体固体。 196. 193-198 (1996)

T.Minami: "Preparation and Characterization of α-Agl Frozen Superionic Glasses" Solid State Ionics. 86-88. 415-420 (1996)

T.Minami：“α-Agl 冷冻超离子玻璃的制备和表征”固态离子学 86-88（1996）。

M.Takahashi: "Solid State NMR Spectra of Rapidly Quenched Superionic Glasses Composed of Tow Lithium Ortho-oxosalts" Solid State Ionic. 86-88. 535-538 (1996)

M.Takahashi：“由两束锂原氧酸盐组成的快速淬火超离子玻璃的固态核磁共振谱”固态离子。