新規リチウム金属窒化物の探索と機能開拓

新型锂金属氮化物的探索与功能开发

• 批准号: 19655074
• 负责人: 山田 淳夫
• 金额: $ 2.18万
• 依托单位: The University of Tokyo (2009)Tokyo Institute of Technology (2007-2008)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-19655074/
• 关键词: 窒化物; リチウム電池; 負極; 遷移金属; 水素吸蔵

これまでにない簡便なLi_<3-x>Mn_xNの直接固相合成の確立を目的として研究を行った。新規合成法を探索するに当たって、逆蛍石構造とLi_3N型層状構造中でのMnの形式原子価の違いに着目した。Li_3N型層状構造中ではI価と低い形式原子価でMnが存在しているため、N_2を含まない雰囲気を用いて合成することによりLi_3N型層状構造化合物が安定に得られるのではないかと考えた。実際に、Li_3N型層状化合物と逆蛍石構造窒化物合成の焼成時に通常用いられるN_2やNH_3雰囲気ではなく、Arを焼成雰囲気に採用することで、700℃でx=2/3の組成のほぼ単相のLi_<3-x>-Mn_xNを得ることに成功した。また、様々なLi/Mn比での合成を試みたが、X線回折におけるピーク位置の変化はみられず、全パターンフィッティングより求めたa,c軸ともにLi/Mn比に因らず、ほぼ一定の値を示した。このことより、Li_<3-x>Mn_xNはx=2/3の組成のみで得られる特異な組成選択性を持ち、連続固溶体を形成しない系であることが示唆された。XAFSによる局所構造解析ではMn原子同士が等間隔に存在していることが示され、Li_2[Li_<1/3>Mn_<2/3>]Nという組成からLiとMnが規則配列している可能性が示唆されたが、平均構造を反映するX線回折測定では超格子構造の証拠を掴むには至っていない。電極特性としてはLi_3Nでは観測されない可逆容量が観測され、初期酸化/還元容量はそれぞれ380,280mAh/g程度であり、この化合物がリチウム二次電池の電極として動作することを初めて提示した。また、充電過程で鉄やコバルトを含む遷移金属含有リチウム窒化物と同様に、結晶構造が崩壊しアモルファス化して充放電反応が進むことを確認した。

<s:1> れまでにな れまでにな れまでにな to simplify なLi_<3-x>Mn_xN <s:1> direct solid-phase synthesis <e:1> to establish を objective と <s:1> て て to study を line った. New rules on synthesis を explore す る に when た っ て, inverse 蛍 stone structure と Li_3N type of layered structure of で の Mn の form atomic 価 の violations い に with mesh し た. Li_3N type of layered structure of で は I 価 と low い form atomic 価 で Mn が exist し て い る た め, N_2 を containing ま な い 雰 囲 気 を with い て synthetic す る こ と に よ り が stability に Li_3N type of layered structure compounds have ら れ る の で は な い か と exam え た. Be interstate に, Li_3N layered compounds と inverse 蛍 stone structure smothering compound synthesis の 焼 into に usually use い ら れ る N_2 や NH_3 雰 囲 気 で は な く, Ar を 焼 into 雰 囲 気 に using す る こ と で, 700 ℃ で x = 2/3 of の の ほ ぼ 単 phase の Li_ < 3 - > x - Mn_xN を must る こ と に successful し た. ま た, others 々 な Li/Mn ratio で の synthetic を try み た が, X-ray inflexion に お け る ピ ー の ク position - the は み ら れ ず, whole パ タ ー ン フ ィ ッ テ ィ ン グ よ り o め た a, c axis と も に Li/Mn ratio に for ら ず, ほ ぼ on certain の numerical を shown し た. こ の こ と よ り, Li_ < 3 - x > Mn_xN は x = 2/3 of の の み で have ら れ る specific な を hold ち sentaku sex, even 続 solid solution を form し な い department で あ る こ と が in stopping さ れ た. XAFS に よ る bureau structure で は Mn atoms like James が with interval に exist し て い る こ と が shown さ れ, Li_2 [Li_ 1/3 < > Mn_ two-thirds < >] N と い う composition か ら Li と Mn が rules with column し て い が る possibility in stopping さ れ た が, average tectonic を reflect す る X-ray determination of inflexion で は superlattice structure の card 拠 を Slap むに な to って って な な. Electrodes feature と し て は Li_3N で は 観 measuring さ れ な い reversible capacity が 観 measuring さ れ, acidification/also yuan early capacity は そ れ ぞ れ 380280 mAh/g degree で あ り, こ の compound が リ チ ウ ム の secondary battery electrode と し て action す る こ と を early め て prompt し た. ま た objects, charging process で iron や コ バ ル ト を containing metal containing リ む migration チ ウ ム smothering compound と with others に, crystallization structure が collapse 壊 し ア モ ル フ ァ ス change し て charge and discharge the 応 が into む こ と を confirm し た.

项目成果

New Anti-Fluorite Solid-Solution Phases in Li-Ti-N Ternary System

Li-Ti-N三元体系中新型反萤石固溶相

• 发表时间: 2009
• 期刊: J. Ceram. Soc. Jp 117
• 作者: A. Yamada;他4名
• 通讯作者: 他4名

低温直接固相法により合成したLi_<3-x>Mn_xNの構造と負極特性

低温直接固相法合成Li_<3-x>Mn_xN的结构及负极性能

• 发表时间: 2009
• 作者: 中村洋一;山田淳夫;他2名
• 通讯作者: 他2名

Li_<3-x>Fe_xNの直接固相合成と負極特性

Li_<3-x>Fe_xN的直接固相合成及其负极性能

• 发表时间: 2009
• 作者: 松本慎吾,山田淳夫;他2名
• 通讯作者: 他2名