γ-Fe_2O_3中でのリチウムイオンの拡散の外部磁場依存性

γ-Fe_2O_3中锂离子扩散的外磁场依赖性

基本信息

批准号：
08229232
负责人：
東正樹
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
财政年份：
1996
资助国家：
日本
起止时间：
1996 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

γ-Fe_2O_3 (γ-Fe_<8/3>O_4)はスピネル構造を持つが、八面体位置に多量の空孔を含むため、室温でリチウムイオンの拡散がおこる。さらにこの母物質は強磁性体なので、その中でのリチウムイオンの拡散は外部磁場によって影響されると期待される。本件研究の目的は、外部磁場中で充放電特性を測定することにより、リチウムイオンのダイナミクスの磁場依存性を明らかにすることである。γ-Fe_2O_3焼結体を作用極、金属リチウムを対極、電解質にpropylene carbonateと1,2 dimethoxyethaneの混合物を用いた三極セルを構成し、パルス緩和法でリチウムイオンの拡散係数を測定した。測定装置は関数発生器、ポテンショスタット/ガルバノスタット、デジタルボルトメーター、制御用コンピューターからなり、磁場は磁場は作用極→対極方向を正として、-9Tから9Tの範囲で可変である。測定はヘリウム気流中300Kで行い、拡散係数は0.5mAのパルス電流を10秒間印加した後の電位の経時変化から算出した。測定に先立って80μA、60分間の放電を行ったが、この時点で作用極はLi_<0.013>Fe_2O_3になっている。0、±5T、±9Tの磁場中で測定を行ったところ、0.49%/Tの拡散係数の変化が観測された。磁場と拡散の方向が反平行の時に拡散は早くなっていた。このメカニズムとしてはa)当初のねらい通りホストのスピン系とLiイオンの運動が強く相関しているb)電荷を持つLiイオンが運動する際に生じる電流と磁場の相関(ローレンツ力)が拡散係数磁場依存の原因c)内殻電子による弱い反磁性を持つリチウムイオン自身が磁場に引っ張られている、といったことが考えられるが、現段階では不明である。

γ-FE_2O_3（γ-FE_ <8/3> O_4）具有尖晶石结构，但是由于它在八面体位置中包含大量空位，因此在室温下锂离子扩散。此外，由于该基质是铁磁物质，因此预计锂离子的扩散将受到外部磁场的影响。这项研究的目的是通过测量外部磁场中的电荷和放电特性来阐明锂离子动力学的磁场依赖性。使用碳酸丙烯酸丙二醇丙酸丙二醇酯和1,2二甲氧基的混合物，使用工作电极，一个反电极和电解液构建烧结的γ-FE_2O_3体，并使用脉冲松弛方法测量了锂离子的扩散系数。测量设备由功能发生器，电位静态/galvanostat，数字电压表和控制计算机组成，并且磁场从-9T到9T是可变的，磁场朝着工作极方向到柜台极点。在氦气气流中以300K进行测量，并根据在施加0.5mA脉冲电流10秒后随着时间的推移的变化计算扩散系数。在测量之前，在80μA下进行了60分钟的放电，此时工作电极为li_ <0.013> fe_2o_3。在0，±5t和±9t的磁场中进行测量，并观察到扩散系数为0.49％/t的变化。当磁场和扩散方向是反平行时，扩散速度更快。该机制被认为是a）最初的意图，其中主体的自旋系统与李离子的运动密切相关b）当电荷li离子移动时，当前和磁场之间产生的相关性（Lorentz力）是造成弱磁场的依赖性的原因c）弱磁场的依赖性c）本身是磁性磁场本身是磁性的。