4研究成果 / 次世代エネルギーデバイス
R-22
2022
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中性子準弾性散乱と理論計算によるLiイオン伝導機構解析
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アピールポイント
固体電解質(La, Li)TiO3のLiイオン伝導機構解析
【技術シーズ:原子レベル材料特性解析】
課題
・空気中で安定な全固体電池用固体電解質として(La, Li)TiO3が期待されている。
・室温付近でのLiイオン伝導度は硫黄系固体電解質と比較すると1桁程度低いことが課題
解決手段
・中性子散乱能が高い7Li置換した巨大単結晶を育成
・中性子準弾性散乱測定により原子レベルのLiイオン伝導を計測
・第一原理分子動力学計算による有限温度伝導経路計算
成果・新規性
・ (La, Li)TiO3のLiイオン伝導機構を解明
・原子レベルでは硫黄系固体電解質LPSと同等のLiイオン伝導度を有していることが判明
・実験方法:単結晶育成:一方向凝固法
中性子準弾性散乱:J-PARC MLF 中性子背面反射型分光器DNA
第一原理計算:PAW法(VASPコード)
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中性子散乱能が高い7Li置換した
巨大単結晶を育成
巨大単結晶を育成
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中性子準弾性散乱測定により
原子レベルのLiイオン伝導を計測
原子レベルのLiイオン伝導を計測
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第一原理分子動力学計算による
有限温度伝導経路計算
有限温度伝導経路計算
期待される市場・応用
・イオン伝導メカニズムの解明
・酸化物固体電解質材料のLiイオン伝導率向上
発表文献
Masato Matsuura , Yasuyuki Fujiwara, Hiroki Moriwake, Koji Ohara, and Yukinobu Kawakita, Phys. Rev. B 104, 094305 (2021)
謝 辞:本研究は、文部科学省「データ創出・活用型マテリアル研究開発プロジェクト事業」の一環として実施されたものである。