新規ガーネット型高速リチウムイオン伝導体の単結晶育成と個体-固体界面

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全固体型リチウムイオン二次電池への興味から、Liイオン伝導性を示す無機固体電解質に関する研究が盛んである。本研究においても、全固体電池への応用を目標とした新規固体電解質の開発を、ガーネット関連型酸化物に注目し行っている。これまで報告されているガーネット関連型Liイオン伝導体は全て立方晶系に属すが、平成20年度における本研究において、対称性が正方晶系に低下したガーネット関連型Liイオン伝導体Li_7La_3Zr_2O_<12>等が新たに発見された。これら新規Liイオン伝導体に関して、良質な多結晶試料の合成、構造解析に適したサイズを有する単結晶の育成、化学分析による組成の評価、回折データ(単結晶X線回折データ、粉末X線回折データ、中性子回折データ)を用いた結晶構造解析、交流インピーダンス測定によるLiイオン伝導率の温度依存性を調べた。これら新規Liイオン伝導体について、固相反応法で良質な多結晶試料の合成に成功し、フラックス法で単結晶X線回折データの測定に適したサイズ・形状を有する単結晶試料(50μm,球状)の育成に成功した。化学組成は、誘導結合プラズマ発光分析およびエネルギー分散型X線分析によって、公称組成である事が確かめられた。結晶構造解析の結果から、Liの秩序配列が正方晶系への低対称化の主な原因であると考えている。Liイオン伝導率は立方晶ガーネット関連型Liイオン伝導体に比べて低く、活性化エネルギーも高い事がわかった。これまでの年度で本研究が取り組んだ種々のガーネット関連型Liイオン伝導体との比較から、ガーネット関連型構造において、Liイオン伝導性向上に繋がると考えられる要素を結晶構造解析の観点から考察した。