逆ベロブスカイト型新規リチウムイオン導電体の創成

新型倒置钙钛矿型锂离子导体的研制

基本信息

批准号：
23850016
负责人：
小林玄器
金额：
$ 2.08万
依托单位：
Kanagawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011-08-24 至 2013-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

逆ペロブスカイト型フッ化物、水素化物、フッ化水素化物を基軸としてLiが占有するAサイトに空孔を導入し、優れたリチウムイオン導電性を示す固体電解質の合成を目的とした。平成23年度はフッ化物ではLiBaF_3、水素化物ではLiSrH_3を基に固溶体の合成を検討した。BaまたはSrをAl,Scで置換した固溶体Li_<1-x>M_xF_3,Li_<1-x>Sr_<1-x>M_xH_3(M=Al,Sc)の合成を試みたがX線回折測定から、未反応のBaF_2などが検出され、リートベルト解析による構造解析の結果からも明確な格子定数の変化は認められなかった。さらに、LiBaF_3はAサイトをLiが占有する逆ペロブスカイト構造ではなく、LiがBサイトを占有する通常のペロブスカイト構造であることが構造解析から分かり、過去の文献とは異なる結果となった。一方、水素化物系のLiSrH_3については、X線回折ではLiの占有位置を決定することができず、中性子回折測定の必要性が示唆された。また、フッ化水素化物の合成については、SrLiH_<1-x>F_xの合成はできなかったが、合成の際に新規ヒドリド含有酸化物であるSr_2LiH_3Oが副生成物として得られた。Sr_2LiH_3Oは研究代表者が以前に見出したヒドリドイオン導電体La_2LiHO_3と同様のK_2NiF_4型構造であるが、ヒドリドが一次元配列しているLa_2LiHO_3と異なり、3次元的にヒドリドがアニオンサイトを占有していることが構造解析から確認された。K_2NiF_4型構造が酸化物イオンを三次元的に導電する構造であることを考慮すると、本研究で発見したSr_2LiH_3Oは優れたヒドリドイオン導電性を発現する可能性がある。

目的是通过使用反钙钛矿氟化物、氢化物和氢氟化物将空位引入Li占据的A位，合成具有优异锂离子电导率的固体电解质。 2011年，我们研究了氟化物LiBaF_3和氢化物LiSrH_3固溶体的合成。我们尝试合成固溶体Li_<1-x>M_xF_3,Li_<1-x>Sr_<1-x>M_xH_3 (M=Al,Sc)，其中Ba或Sr被Al或Sc取代，但X射线衍射测定结果表明，检测到未反应的BaF_2等，并且从Rietveld分析的结构分析结果来看，没有观察到晶格常数的明显变化。此外，结构分析表明LiBaF_3不具有Li占据A位的倒置钙钛矿结构，而是Li占据B位的正常钙钛矿结构，这与之前的文献不同。另一方面，对于氢化物LiSrH_3，X射线衍射无法确定Li的占据位置，这表明有必要进行中子衍射测量。关于氢氟化物的合成，虽然无法合成SrLiH_1-x>F_x，但在合成过程中得到了新的含氢化物氧化物Sr_2LiH_3O作为副产物。 Sr_2LiH_3O具有与课题组之前发现的氢负离子导体La_2LiHO_3类似的K_2NiF_4型结构，但与氢化物在一维排列的La_2LiHO_3不同，氢化物在三个维度上占据阴离子位点。考虑到K_2NiF_4型结构是一种三维传导氧化物离子的结构，本研究发现的Sr_2LiH_3O可能表现出优异的氢负离子传导性。