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2015-3

Liイオン電池用固体電解質LLNbOの微細構造解析


技術のポイント

固体電解質La(1-x)/3LixNbO3の原子レベルでの局所構造解析とLiイオン伝導性との相関性を探求

基礎研究


背景
全固体型Liイオン二次電池においては、固体電解質のLiイオン導電性に微細構造が大きく関わっていることが報告されており、局所的な微細構造の解析が必須である。

目的
STEMを用いてAサイト欠損ぺロブスカイトのLa(1-x)/3LixNbO3(LLNbO)の微細構造を解析し、Liイオン拡散機構との相関性について検討する。

成果
(1) La0.32Li0.04NbO3内の(001)面に沿った長周期のLa変調構造、(001)面のLaリッチ層における短周期のカラムオーダリングを直接観察することに成功した。(世界初)
(2) Li添加量の増大により、変調構造の規則性が強調され、リチウムイオン伝導特性に大きく関わっていることが示唆された。


・手法: La(1-x)/3LixNbO3(LLNbO)、 La1/3NbO3(LNbO) 単結晶について走査透過型電子顕微鏡を用いて観察した

LLNbO単結晶の
(a)結晶構造モデル
(b) (001)面のLa1カラム(青矢印)
  の長周期変調構造と
(c) 強度プロファイル(LNbOと比較)
LLNbOの(a)HAADF像、 (b)ABF像、LNbOの(c)HAADF像、 (d)ABF像、
(e)HAADF像黄枠内の強度プロファイルおよび(f)リチウムイオン伝導経路



期待される適応分野
・ 高効率全固体Liイオン電池の開発
・ 高エネルギー蓄電材料の開発

謝辞 本研究は、トヨタ自動車(株)からの委託研究として実施したものである。



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