ペロブスカイト型複合酸化物における高リチウムイオン伝導性

钙钛矿型复合氧化物具有高锂离子电导率

• 批准号: 07750743
• 负责人: 稲熊 宜之
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
• 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/grant/KAKENHI-PROJECT-07750743/
• 关键词: リチウムオン伝導性; ペロブイスカイト; 複合酸化物; キャリア濃度; 欠陥濃度; サイトパーコレーション; 活性化エネルギー

本研究ではペブロスカイト型酸化物における高いリチウムイオン伝導性(室温で、1×10^<-3>S・cm^<-1>)の伝導メカニズムを理解するとともに新規なイオン伝導体の探索をおこなった。1)キャリア濃度がリチウムイオン伝導性に及ぼす影響について検討した。A_-サイトにおけるリチウムと欠陥濃度の和が変化しかつリチウムと欠陥濃度の比率も変化する。La_<2/3-x>Li_<3χ>□_<1/3-2χ>TiO_3固溶体、およびリチウムと欠陥濃度の和が変化するがリチウム量と欠陥濃度が比率の一定であるyLa_<1/2>Na_<1/2>TiO_3-(1-y)La_<0.55>Li_<0.35>□_<0.1>TiO_3固溶体のリチウムイオン伝導性を調べた結果そのイオン伝導性はサイトパーコレーションとリチウムと欠陥濃度の比率の両方によって支配されることを明らかにした。2)リチウムイオン伝導性における活性化エネルギーの支配因子について検討するためLn_<1/2>Li_<1/2>TiO_3(Ln=La、Pr、Nd、Sm)を合成し、Aサイトイオンの置換効果および圧力効果を調べた。Aサイトにある希土類イオンのイオン半径の減少または静水圧力の増加とともに活性化エネルギーは増加し、イオン伝導率は低下した。この活性化エネルギーの増加は、Aサイト間にある4つの酸素に囲まれた伝導経路の中で最も狭いサイト(ボトルネック)のまわりの酸素イオンによる反発ポテンシャルが増加するためであることが半定量的に理解できた。3)新規リチウムイオン伝導性ペロブスカイト型酸化物固溶体χLiTaO_3-(1-χ)SrTiO_3を設計、合成し、そのリチウムイオン伝導性について検討した。0.30【less than or equal】χ【less than or equal】0.50の範囲内のペロブスカイト相が得られ、χ=0.50で300Kのとき5.5×10^<-4>S・cm^<-1>の最も高いイオン伝導性を示した。

This study で は ペ ブ ロ ス カ イ ト type acidification content に お け る high い リ チ ウ ム イ オ ン 伝 conductivity (で at room temperature, 1 x 10 ^ < - > 3 s. cm ^ < - > 1) の 伝 guide メ カ ニ ズ ム を understand す る と と も に new rules な イ オ ン 伝 conductor の explore を お こ な っ た. 1)キャリア concentration がリチウム <s:1> 伝 伝 conductivity に and ぼす influence に て検 て検 て検 to address た. The ratio of A_-サ トにおけるリチウムと トにおけるリチウムと to 陥 concentration <e:1> and が variation of <s:1> が リチウムと リチウムと リチウムと to 陥 concentration <e:1> 陥 variation of する. Two-thirds La_ < - > x Li_ < 3 χ > - _ < 1/3 - χ 2 > TiO_3 solid solution, お よ び リ チ ウ ム と owe 陥 concentration の and が variations change す る が リ チ ウ ム と owe が 陥 concentration ratio の certain で あ る yLa_ 1/2 > < Na_ 1/2 > < TiO_3 - (1 -) y La_ < 0.55 > Li_ < 0.35 / > _ < 0.1 > TiO_3 solid solution の リ チ ウ ム イ オ ン 伝 conductivity を adjustable べ た results そ の イ オ ン 伝 conductivity は サ イ ト パ ー コ レ ー シ ョ ン と リ チ ウ ム と owe の 陥 concentration ratio の struck party に よ っ て dominate さ れ る こ と を Ming ら か に し た. 2) リ チ ウ ム イ オ ン 伝 conductivity に お け る activeness エ ネ ル ギ ー の dominate factor に つ い て beg す 検 る た め Ln_ 1/2 > < Li_ 1/2 > < TiO_3 (Ln = La, Pr, Nd, Sm) を synthetic し, A サ イ ト イ オ ン の replacement services fruit お よ び pressure working fruit を adjustable べ た. A サ イ ト に あ る greek-turkish class イ オ ン の イ オ ン radius の reduce ま た は hydrostatic pressure の raised plus と と も に activeness エ ネ ル ギ ー は raised し, イ オ ン 伝 low conductivity は し た. こ の activeness エ ネ ル ギ ー の raised は, A サ イ ト between に あ る 4 つ の acid element に 囲 ま れ た 伝 guide 経 road の で the most も narrow い サ イ ト (ボ ト ル ネ ッ ク) の ま わ り の acid element イ オ ン に よ る anti 発 ポ テ ン シ ャ ル が raised plus す る た め で あ る こ と が semi-quantitative に understand で き た. 3) new rules リ チ ウ ム イ オ ン 伝 conductivity ペ ロ ブ ス カ イ ト acidification content type solid solution χ LiTaO_3 - (1 - χ) SrTiO_3 を し design, synthesis, そ の リ チ ウ ム イ オ ン 伝 conductivity に つ い て beg し 検 た. 0.30 [less than or equal 】 χ (less than or equal 】 0.50 の fan 囲 の ペ ロ ブ ス カ イ が ト phase to ら れ, χ 300 k = 0.50 で の と き 5.5 * 10 ^ < - > 4 s. cm ^ < 1 > の most high も い イ オ ン 伝 conductivity を shown し た.

项目成果

Y.Inaguma and M.Itoh: "Influences of Carrier Concentration and Site Percolation on Lithium Ion Conductivity in Perovskite-type Oxides" Solid State Ionics. (印刷中). (1996)

Y.Inaguma 和 M.Itoh：“钙钛矿型氧化物中载流子浓度和位点渗透对锂离子电导率的影响”固态离子学（正在出版）。

Y.Inaguma,Y.Matsui Y.Shan,M.Itoh,T.Nakamura: "Lithium Ion Conductivity in Perovskite-type LiTaO3-SrTiO3 Solid Solution" Solid State Ionics. 79. 91-97 (1995)

Y.Inaguma、Y.Matsui Y.Shan、M.Itoh、T.Nakamura：“钙钛矿型 LiTaO3-SrTiO3 固溶体中的锂离子电导率”固态离子学。

Y.Inaguma and M.Itoh: "Review on Recent Studies of Lithium Ion Conducting Oxide" Rep.Lab.Eng.Mat.,Tokyo Institute of Tech.20. 71-78 (1995)

Y.Inaguma 和 M.Itoh：“锂离子导电氧化物的最新研究综述”Rep.Lab.Eng.Mat.，东京工业大学 20。

Y.Inaguma,J.Yu',Y.Shan,M.Itoh and T.Nakamura: "The Effect of the Hydrostatic Pressure on the Ionic Conductivity in a Perovskite Lanthanum Lithium Titanate" Journal of Electrochemical Society. 142. L8-L11 (1995)

Y.Inaguma、J.Yu、Y.Shan、M.Itoh 和 T.Nakamura：“静水压力对钙钛矿镧钛酸锂离子电导率的影响”电化学学会杂志。

伊藤満,稲熊宜之: "ペロフスカイト型リチウムイオン伝導体" 電子材料. 34. 62-71 (1995)

Mitsuru Ito、Yoshiyuki Inaguma：“钙钛矿型锂离子导体”《电子材料》34. 62-71 (1995)。