結晶性固体におけるリチウムイオンの電気化学的挙動と固体化学

锂离子在晶体固体中的电化学行为和固态化学

• 批准号: 03J03431
• 负责人: 中山 将伸
• 金额: $ 1.15万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2003
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2003 至 2004
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-03J03431/
• 关键词: ペロブスカイト; オリビン; リチウムイオン電池; X線吸収スペクトル; 第一原理計算; 結晶構造; 電子構造; 電極; 電解質界面反応; 電子移動

代替エネルギー開発において、リチウム2次電池のような蓄電技術は石油に比べ取り扱いにくいエネルギー源を安全化する一つの候補技術である。本研究はモデル化合物となる結晶性固体を用いてリチウム2次電池材料設計に必要な新しい知識とノウハウを得ることを目的としている。平成16年度は、前年での研究成果を踏まえ、実用材料や今後実用化が期待される材料を中心に電池反応解析を行った。具体的には、前年度においてモデル物質(ペロブスカイト型酸化物)を用いたリチウムイオン電池充放電過程における電子構造変化の研究においては、リチウムイオンの極めて強いイオン性が、反応電極系全体のイオン性を変化させ、これが電子移動反応を理解するためのキーワードになることを見出している。本年度は、上述の知見を延長し、これまで古典論で定量的に予測することができなかった電池反応における化学エネルギー収支量が、酸素による電子交換反応に由来していることを検討した。実際に、量子力学をベースとした理論計算により電極反応をシミュレートし実験データと比較したところ、酸素における電子交換反応がリチウムの強いイオン性を中和する役割をはたしており、それを考慮しない古典論において過大にエネルギー収支を見積もってしまうことを定量的に明らかにすることができた。一方、これまでの研究は理論的に提供されたモデル物質(ペロブスカイト型酸化物)を用いて研究を行ってきたが、将来的な実用的なリチウム電池用正極材料として注目されているオリビン型酸化物LiCoPO_4,LiFePO_4についても、これまでの知見が適用できるかを検討した。これらの物質はポリアニオンを含む強相関系電子構造を有しており、電気化学反応に伴う電子授受は主に遷移金属のみで行われるとされていた。しかしながら、X線吸収スペクトルの測定からは、酸素・リンを含むポリアニオンでも電子構造の変化が示唆されていることが明らかとなり、モデル物質で得られてきた知見と一致した。

In lieu of the operation of the telephone, the storage technology of the electricity pool and the storage technology of the electricity pool will be operated twice. The safety of the source of the equipment will be better than the safety of the source of the equipment. In this study, it is necessary to introduce new knowledge in the design of battery materials for the second time in the study of chemical compounds and crystalline solids. in this study, it is necessary to introduce new knowledge in the design of battery materials for the second time in the study. The research results of Pingcheng in the year of 16 and the year before last have been reviewed, and the materials used in the future are expected to be used in the anti-analysis of the battery of the materials center. In the previous year, the specific and previous years were used to recharge and release the batteries in the battery, and to study the chemical properties of the electronics. in the previous year, the chemical research was completed, and the anti-pollution products were used as a whole. The telephone moves the counter to understand that it is not necessary to send out the telephone. This year, the above-mentioned information has been extended, and the amount of money that has been quantitatively used in the current year, the above-mentioned information, and the amount of money that has been obtained in the current year, the above-mentioned information, and the amount of money that has been quantitatively calculated in the current year, the above-mentioned information has been extended, and the amount of money that has been quantitatively calculated in the current year and the above-mentioned information has been used in the current year. International and Quantum Mechanics. The calculation of the theory of mechanics, the calculation of the theory of physics, the theory of physics, the theory of mechanics, the theory of physics, the theory of physics, In the course of the examination, the Classical Theory is very important. It is necessary to provide information on the basis of the amount of information required. On the one hand, the theory of research and development provides the materials for the study of acid compounds (acid compounds). In the future, the positive materials used in the battery are used to pay close attention to the properties of the acid compounds (LiCoPO_4,LiFePO_4 acid compounds). There are electrical and chemical reactions in electrical engineering and electronic chemical reactions, which are associated with the transfer of metal to the main consumer. It is necessary to determine the temperature and acid content of the equipment by using the equipment, X-ray and X-ray absorption. the chemical equipment of the electric power plant is used to show that the equipment is in good agreement with each other.

项目成果

Experimental and Computational Study of the Electronic Structural Changes in LiTi_2O_4 Spinel Compounds upon Electroc

LiTi_2O_4尖晶石化合物电化学过程中电子结构变化的实验与计算研究

• 发表时间: 2005
• 期刊: J.Phys.Chem.B 84
• 作者: 羅元敬;中山将伸;内本喜晴;脇原將孝
• 通讯作者: 脇原將孝

中山将伸, 生田博将, 内本喜晴, 脇原將孝: "Study on the AC Impedance Spectroscopy for the Li Insertion Reaction of LixLa1/3NbO3 at the Electrode -Electrolyte Interface"The Journal of Physical Chemistry B. 107. 10603-10607 (2003)

Masanobu Nakayama、Hiromasa Ikuta、Yoshiharu Uchimoto、Masataka Wakihara：“LixLa1/3NbO3 在电极-电解质界面的 Li 插入反应的交流阻抗谱研究”物理化学杂志 B. 107. 10603 -10607 (2003)

中山将伸, 渡辺杏平, 生田博将, 内本喜晴, 脇原將孝: "Grain size control of LiMn2O4 cathode material using microwave synthesis method"Solid State lonics. 164. 35-42 (2003)

Masanobu Nakayama、Kyohei Watanabe、Hiromasa Ikuta、Yoshiharu Uchimoto、Masataka Wakihara：“利用微波合成方法控制 LiMn2O4 正极材料的晶粒尺寸”Solid State lonics. 164. 35-42 (2003)

Relationship between the Li ionic conduction and the local structures in LivLa(1-v)/3NbO3

LivLa(1-v)/3NbO3中Li离子传导与局域结构的关系

• 发表时间: 2004
• 期刊: Appl.Phys.Lett. 84
• 作者: 中山将伸;生田博将;内本喜晴;脇原將孝
• 通讯作者: 脇原將孝

Changes in electronic structure upon lithium insertion reaction into the A-site deficient Perovskite type oxides, Gd1/3TaO3 : Part2. ab initio calculations

锂插入 A 位缺陷钙钛矿型氧化物反应时电子结构的变化，Gd1/3TaO3：第 2 部分。

• 发表时间: 2004
• 期刊: Solid State Ionics 172
• 作者: 中山将伸;今木一臣;内本喜晴;脇原將孝
• 通讯作者: 脇原將孝