リチウム遷移金属酸化物のイオン導電性とNMR

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研究概要は次の通りである。1.試料の調製-LiCoO_2,LiNiO_2(以下Co系、Ni系と略称)の粉末試料合成を行い、X線解析によりキャラクタリゼーションを行った。また、Li^+を電気化学的にデインターカレートしたLixNiO_2(X=0.5,0.8)の試料も調製した。これらについて松下電池工業(株)の協力を得た。2.パルスNMR測定-^7Li核のスピン・格子緩和時間T_1、スピン・スピン緩和時間T_2の温度依存性を10MHzで80K〜700Kの領域で測定した。また、スペクトルの線幅を300K〜700Kで測定した。3.結果と考察(1)まず、Co系、Ni系のいずれの試料も緩和率1/T_1は80K〜300Kでは温度と共に緩やかに減少するのに対して、300K以上では急激に減少する。また、測定温度領域全体を通じてNi系はCo系よりほぼ一桁大きい値となった。この振る舞いを静的帯磁率と比較した結果、室温以下ではNi,Coの磁性イオンの影響が大きく、超微細相互作用に基づく緩和であることが分かった。さらに、LiNiO_2については^7Liのナイトシフトの温度変化より、結合定数A_<hf>=0.13kOe/μ_Bを得た。室温以上では、Li^+イオンの拡散による影響が緩和に現われ、その活性化エネルギーをLiCoO_2,LiNiO_2でそれぞれ0.076,0.063eVと評価した。これは一般的な超イオン導電体と比べて非常に小さく、この系での高いイオン導電率と符合する。(2)室温以上で、スペクトルの線幅を測定し、Li^+イオンの運動による線幅の狭まりを確認したが、定量的な議論には至らなかった。以上の結果については日本物理学会等で3件の報告を行った。