磁場によるリチウムイオン拡散の制御

磁场控制锂离子扩散

基本信息

批准号：
09215220
负责人：
東正樹
金额：
$ 1.41万
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：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 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、八面体位置に多量の空孔を含むスピネル構造をとる強磁性体である。昨年度の研究でこの物質中のリチウムイオン拡散係数が外部磁場の関数として変化することが明らかになった。-9Tと9Tの間で連続的に約10%の拡散係数変化が観測され、拡散は磁場とイオン拡散の向きが反平行の時に速く、平行な時に遅くなっていた。このメカニズムを明らかにするために研究をおこなった。ホストのスピン系とLiイオン伝導に直接の相関があるかどうかを確かめるためにγ-Fe_2O_3の磁化曲線を測定した結果、保磁力が5000e程度と小さくてそれ以上の磁場では磁性の変化がないため、9Tまで連続的な拡散係数変化の説明にはならなかった。また、横磁場中での拡散係数測定の実験を行った結果、磁場によって散係数の変化が見られたものの、縦磁場中の場合と同程度の変化だった。ローレンツ力はイオンの運動と磁場の方向が垂直の時に最大になるはずであるから、観測されたリチウムイオン拡散係数の変化はローレンツ力によるものではないことがわかる。磁場によって起電力が変化しており、そのために見かけ上拡散係数が変化したように見える可能性を検討するため、磁場中で作用極と参照極の間の電位の測定を行った。2T以下の弱磁場で磁場で起電力の変化が観測されたが、それ以上に磁場を印加していっても更なる変化は起こらなかった。これもまた、9Tまで連続的な拡散係数変化の説明にはならない。また、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おり、電界はなくても拡散が生じる可能性を考え、固体電解質であるRb_4Cu_<16>I_7Cl_<13>中のCuイオン伝導の磁場依存性を測定した。その結果、磁場によってRb_4Cu_<16>I_7Cl_<13>の電気抵抗が変化していることを示唆するデータが得られた。

γ-FE_2O_3（γ-FE_ <8/3> O_4）是一种铁磁材料，具有尖晶石结构，该结构含有大量的八面体位置。去年的一项研究表明，该材料中锂离子扩散系数随外部磁场的函数而变化。在-9T和9T之间观察到扩散系数的连续变化约为10％，当磁场和离子扩散的方向是反平行的，当平行场和离子扩散的方向是反平行的，而离子扩散的方向则更快。我们进行了研究以阐明这种机制。为了检查宿主自旋系统与液体传导之间是否存在直接相关性，测量了γ-FE_2O_3的磁化曲线，并且发现磁化强度曲线在约5000E时很小，并且上面的磁场中没有磁场的变化，因此这不能解释扩散系数的连续变化。此外，作为测量横向磁场扩散系数的实验，尽管由于磁场而观察到散射系数，但这种变化与纵向磁场中的变化相似。由于当离子运动和磁场方向垂直时，Lorentz力应该是最大的，因此可以看出，观察到的锂离子扩散系数的变化不是由于Lorentz力。为了检查电动力根据磁场的变化的可能性，因此显然似乎已经改变了扩散系数，在磁场中测量了工作和参考线之间的电势。在2T或更少的弱磁场中观察到电动力的变化，但是即使施加了磁场，也不会发生进一步的变化。这再次无法解释最高9T的连续扩散系数变化。此外，考虑到由于内壳电子引起的锂离子的锂离子的可能性弱，即使没有电场，也可能会发生扩散，因此我们测量了固体电解质电解质RB_4CU_4CU_ <16> I_7> I_7cl_ <13>的磁场依赖性的磁场依赖性。结果，获得的数据表明，由于磁场，更改了RB_4CU_ <16> i_7cl_ <13>的电阻。