オリビン型リン酸鉄リチウムの充放電反応機構

橄榄石型磷酸铁锂充放电反应机理

• 批准号: 07J10259
• 负责人: 西村 真一
• 金额: $ 1.73万
• 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: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2008
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J10259/
• 关键词: リチウムイオン二次電池; 固体イオニクス; 結晶構造解析; リチウムイオン電池; 電気化学; 無機固体化学; リチウムイオン伝導体

LiFePO_4中におけるリチウムイオン拡散機構は、結晶構造中に存在する空隙の空間的な広がりから、異方的な挙動を示すことが予想され、この研究を開始した当初の精密粉末中性子回折を利用したリチウムイオンの熱振動解析、そしてMorganらやIslamらによるリチウムイオンホッピングの活性化エネルギー計算によって一次元的な拡散経路が予測されていた。この一次元的に起こるリチウム拡散現象を実験的にとらえるべく、LiFePO_4へLi欠陥を安定に導入し、高温に保持した状態における粉末中性子回折を行い、平均核密度分布のその場測定を行った。粉末中性子回折より得られた構造因子データに最大エントロピー法を適用することで、核密度データを鮮明化し可視化したところ、リチウムに相当する核密度分布が[010]方向に沿ったチャネル上に極端な広がりを持っており、この材料中で起こるリチウムイオン拡散が一次元的であることを強く支持する証拠を、直感的な形で提示することに成功した。この様な可視化技術は、電池材料へ適用された例がこれまでになく、世界初の成功例となる。この成果はNature Materials誌に掲載された。Li_2FeSiO_4は、LiFePO_4で得られた優れた諸特性を持ちつつ、更なる低コスト化や、高性能化を目指した物質設計展開が期待される物質である。この結晶構造は、Li_3PO_4型に属する構造であり、この類縁物質に普遍的に見られるのと同様に、いくつかの多形が存在すると考えられるが、この物質の結晶構造としたは、Li_3PO_4の低温相をベースにしたモデルのみでこれまで反応機構や結晶構造に関する議論が展開されていた。しかしながら、電極反応評価に使用されている試料の多くは固相反応法によりえられており、X線回折データは低温相モデルでは矛盾する。そこで、高品質な試料の合成を行い、高分解能放射光X線回折と電子線回折を併用した結晶構造解析を行い。真の結晶構造モデルの構築に成功した。

LiFePO_4 has a loose dispersed structure and a void space in the crystal structure.な広がりから、different side of the な挙动をshows すことが yu want to され、この research をstart した开户のPrecision powder neutral son Thermal vibration analysis using したリチウムイオンの, そしてMorgan らやIslamらによるリチウムイオンホッピングのactivated エネルギーcalculates the によってone-dimensional な拡san経路がpredictedされていた.この一dimensional に开こるリチウム拡 scattered phenomenon を実験的にとらえるべく、LiFePO_4へLi owes the 陥を stability The introduction of the powder, the maintenance of the high-temperature state, the neutralization of the powder, and the field measurement of the average nuclear density distribution were carried out. Powder neutral son back folding structure factor データにMAX エントロピー method をapplicable することで, core Density visualization is a clear visualization method, and the density distribution is equivalent to the kernel density distribution [010] To the edge of the ったチャネル上に Extreme な広がりをhold っており、この Material in the でrise こるリチウムイオンThe one-dimensional であることを强くsupport of the 拡sanがproves 拠を, and the intuitive なshaped で prompts the success of することに.この様なVisualization technologyは, battery material application された examplesがこれまでになく, and the world's first successful example となる. The results of the project are published in Nature Materials. Li_2FeSiO_4_4 and LiFePO_4 are expected to have excellent properties, low performance, and high performance, and the development of material design is expected.このcrystal structureは, Li_3PO_4 type genus するstructure であり, この縁-like substanceにUniversal に见られるのと同様に、いくつかの polymorphic がexistent すると考えられるが, the crystal structure of the substance and the low-temperature phase of Li_3PO_4モデルのみでこれまで Reflection mechanism やCrystal structure に关する Discussion がDevelopment されていた.しかしながら、Electrode reaction evaluation 価に Use されている sample の多くはsolid phase reaction French によりえられており, It is a combination of high-quality sample synthesis and high-resolution radiation X-ray retrieval and electron beam retrieval and crystal structure analysis. The true crystal structure of モデルのconstructed successfully.

项目成果

Li_2CoSiO_4の多形合成と電極特性

Li_2CoSiO_4多晶型的合成及电极性能

• 发表时间: 2008
• 作者: K. Fukutani;S. Ogura;M. Wilde;M. Matsumoto;福住俊一(阪大院工・SORST);早瀬 章吾
• 通讯作者: 早瀬 章吾

Structural and magnetic properties of Lix(MnyFe1−y)PO4 electrode materials for Li-ion batteries

• DOI: 10.1016/j.jpowsour.2008.12.096
• 发表时间: 2009-04
• 期刊: Journal of Power Sources
• 影响因子: 9.2
• 作者: M. Kope;A. Yamada;G. Kobayashi;S. Nishimura;R. Kanno;A. Mauger;F. Gendron;C. Julien

Li2FeSiO4の結晶構造決定

Li2FeSiO4晶体结构测定

• 发表时间: 2008
• 作者: 西村真一;早瀬章吾;山田淳夫;菅野了次;八島正知;中山則昭
• 通讯作者: 中山則昭

Li_2(Mn_xFe_<1-x>SiO_4の電極特性と反応機構

Li_2(Mn_xFe_<1-x>SiO_4)电极性能及反应机理

• 发表时间: 2007
• 作者: 鬼木崇;今井祐介;青木貞雄;渡辺紀生;早瀬 章吾
• 通讯作者: 早瀬 章吾

LiFeBO_3の合成と高容量正極特性

LiFeBO_3的合成及高容量正极性能

• 发表时间: 2007
• 作者: M.Abe;H.Sato;I.Shoji;J.Soda;M.Yoshimura;Y.Kitaoka;Y.Mori;T.Kondo;西村 真一
• 通讯作者: 西村 真一