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J-GLOBAL ID：201502217110852159   整理番号：15A0614709

産業界で活躍する結晶学(6)固体電解質探索と結晶構造解析

Crystal Structure Refinements Using Powder Diffraction Data for New Solid-State Electrolytes

著者 (1件)： 米村雅雄 (高エネルギー加速器研究機構 物質構造科研)
資料名： 日本結晶学会誌  (Journal of the Crystallographic Society of Japan)
巻： 57  号： 2  ページ： 79-86  発行年： 2015年04月30日 
JST資料番号： G0232A  ISSN： 0369-4585  CODEN： NKEGAF  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 解説  発行国： 日本 (JPN)  言語： 日本語 (JA)

抄録/ポイント： リチウムイオン二次電池が電気自動車用に搭載されているが,より安全な固体電解質が望まれている。ここでは結晶性のリチウムイオン導電体の研究の歴史を概観し,結晶学ソフトウエアにより,新規超リチウムイオン導電体Li_4-xGe⁴⁺_1-xP⁵⁺_xS₄(LGPS)物質群の未知構造解析およびイオン導電経路の推測ができた例を示した。代表的なリチウムイオン導電体,ヨウ化リチウムLiI,窒化リチウムLi₃N,Li-β-アルミナLi₂MCl₄,La_0.5Li_0.5TiO₃,LiSiCON,Thio-LiSiCONを紹介し,リチウムイオン導電体の設計指針を説明した。その内価数の異なるイオンを導入して欠陥を生成させ,イオン導電率を高める方法でLiSiCONなどが開発されている。菅野等によりThio-LiSiCONが見出され,Thio-LiSiCON系のLi₄GeS₄とLi₃PS₄の固溶体領域に存在する1つの相で1.2×10^-2S/cmのLGPS系結晶構造を見出した。この結晶構造解析を,粉末試料から構造モデルを用いて行い,さらに中性子回折からLiイオンの位置を決定した。これによりc軸方向の一次元拡散によりイオン伝導が生じることを明らかにした。また高温ではLi₄位置のリチウムイオンがLi1とLi3の導電経路とつながり3次元の導電経路とつながることを明らかにした。粉末でしか得られない未知の結晶構造解析には,Rietveld法は有効でないので,これに代わる直接法による構造解析手法を開発中である。

シソーラス用語： *リチウムイオン電池 ,  *固体電解質 ,  *イオン伝導 ,  *リチウム ,  超イオン伝導体 ,  *導体 ,  構造設計 ,  原子価 ,  *結晶構造解析 ,  X線回折 ,  中性子回折 ,  固溶体
準シソーラス用語： リチウムイオン二次電池 ,  超イオン導電体 ,  *イオン伝導体

分類 (3件)： 二次電池  (YB04030K) ,  固体中の拡散一般  (BL06021L) ,  無機化合物の結晶構造一般  (BK07001T)

引用文献 (46件)：

• 1) C. Tubandt and E. Lorenz: Z. Phys. Chem. 24, 513 (1914).
• 2) T. Takahashi, O. Yamamoto, S. Yamamoto, S. Yamada and S. Hayashi: J. Electrochem. Soc. 126, 1654 (1974).
• 3) T. Takahashi, R. Kanno, Y. Takeda and O. Yamamoto: Solid State Ionics 3-4, 283 (1981).
• 4) N. Weber and J. T. Kummer: Proc. 21^st Annu. Power Sources Conf. 21, 42 (1967).
• 5) D. S. Demott and P. Hancock: Proc. Brit. Ceram. Soc. 19, 193 (1971).

タイトルに関連する用語 (5件)： 産業界 ,  結晶学 ,  固体電解質 ,  探索 ,  結晶構造解析