X線回析法及び第一原理計算によるアルカリ遷移金属酸化物の電子状態に関する研究
利用X射线衍射和第一性原理计算研究碱金属过渡金属氧化物的电子态
基本信息
- 批准号:02J20108
- 负责人:
- 金额:$ 0.7万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for JSPS Fellows
- 财政年份:2003
- 资助国家:日本
- 起止时间:2003 至 无数据
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
コバルト酸リチウムLiCoO_2は、リチウムイオン二次電池の正極材料として用いられており、既に実用化されている。しかしながら、環境問題等の理由から、他の遷移金属を用いた代替物質に関しての研究が進められている。特に近年では充放電容量の改善を目指した固溶体物質であるLiMn_<1-x>M_xO_4(M : Metal)の研究が活発になっている。現在までの研究では、粉末試料による研究がほとんどであるが、詳細な結晶構造や物性等に関する研究を進めるためには、単結晶試料による研究が必要不可欠である。そこで単結晶試料合成法の確立、結晶構造・電子密度解析、物性測定、第一原理計算手法による電子状態の理論計算と実験との比較、検討により、LiMn_<1-x>M_xO_4を中心としたアルカリ遷移金属酸化物の結晶構造、電子状態の詳細を明らかにすることを目的として研究を遂行した。現在までの研究実施状況としては、固溶体であるLiMn_<1-x>M_xO_4を研究するための基礎データとして、立方晶スピネルLiMn_2O_4に関する研究結果を、日本結晶学会誌誌上に報告した。本研究により、困難であったこれら物質の単結晶合成に成功するとともに、結晶構造、電子密度分布の詳細を明らかにした。また、第一原理計算の適用により、X線結晶構造解析結果と、理論計算結果との整合性を明らかにすることに成功した。また、独自に開発した低温溶融塩法により立方晶スピネル型LiMn_<1-x>Ni_xO_4単結晶の合成を行い、共同研究により単結晶合成に成功し、単結晶構造解析結果を報告した。しかしながら、現在までに得られている単結晶試料は、Liイオン位置への金属イオンの混入等の理由により、完全な単結晶試料を得るには至らなかった。従って詳細な物性、電気化学特性、電子状態等を明らかにするためには、現在の単結晶合成技術を最適化し高品質な単結晶試料作製の必要があるが今後の研究課題としたい。
锂钴醇licoo_2被用作锂离子二级电池的正电极材料,并且已经用于实际使用。但是,由于环境问题等原因,正在使用其他过渡金属对替代材料进行研究。特别是,近年来,研究一直在LIMN_ <1-X> M_XO_4(M:METAR)(METAR)(一种实心解决方案材料)上进行活性,该材料旨在提高电荷和放电能力。迄今为止,大多数研究都是使用粉末样品进行的,但是为了详细研究晶体结构和物理特性,使用单晶样品进行研究至关重要。 Therefore, the research was conducted with the aim of clarifying the details of the crystal structure and electronic state of alkaline transition metal oxides, mainly LiMn_<1-x>M_xO_4, by establishing a method for synthesizing single crystal samples, analyzing crystal structure and electron density, physical properties, and comparing and examining theoretical calculation of electronic states using first-principles calculation methods with experiments.迄今为止进行的研究的当前状态是在日本晶体学协会杂志上,研究了Cubic尖晶石LIMN_2O_4作为研究实心解决方案LIMN_ <1-X> M_XO_4的基本数据。这项研究成功合成了这些材料的单晶,这很困难,并揭示了晶体结构和电子密度分布的细节。此外,通过应用第一原理计算,我们成功地阐明了X射线晶体结构分析结果与理论计算结果之间的一致性。此外,使用专有的低温熔融盐法合成了立方尖晶石型Limn_ <1-X> Ni_xo_4单晶,并进行了联合研究以成功合成单晶,并报告了单晶体结构分析的结果。但是,由于金属离子在液位置上污染了金属离子,因此未获得最新获得的单晶样品。因此,为了澄清详细的物理特性,电化学性能,电子状态等,有必要优化当前的单晶合成技术来准备高质量的单晶样品,但我们希望为未来提供研究主题。
项目成果
期刊论文数量(4)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Y.Takahashi, J.Akimoto, Y.Gotoh, K.Dokko, M.Nishizawa, I.Uchida: "Structure and Electron Density Analysis of Lithium Manganese Oxides by Single-crystal X-ray Diffraction"Journal of the Physical Society of Japan. 72. 1483-1490 (2003)
Y.Takahashi、J.Akimoto、Y.Gotoh、K.Dokko、M.Nishizawa、I.Uchida:“通过单晶 X 射线衍射分析锂锰氧化物的结构和电子密度”日本物理学会杂志
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
Y.Takahashi, Y.Gotoh, J.Akimoto: "Single Crystal Growth, Crystal and Electronic Structure of NaCoO_2"Journal of Solid State Chemistry. 172. 22-26 (2003)
Y.Takahashi、Y.Gotoh、J.Akimoto:“NaCoO_2 的单晶生长、晶体和电子结构”固体化学杂志。
- DOI:
- 发表时间:
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
J.Akimoto, Y.Gotoh, Y.Takahashi: "Crystal Growth of Spinel-Type LiM_xMn_<2-x>O_4 (M=Cr, Co, Ni) in High-Temperature Molten Chlorides"Crystal Growth & Design. 3. 627-629 (2003)
J.Akimoto、Y.Gotoh、Y.Takahashi:“尖晶石型 LiM_xMn_<2-x>O_4 (M=Cr、Co、Ni) 在高温熔融氯化物中的晶体生长”
- DOI:
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- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
- 通讯作者:
高橋 靖彦: "X線回折法および第一原理計算法による無機結晶の結晶構造および電子構造に関する研究"日本結晶学会誌. 45. 110-118 (2003)
高桥泰彦:“利用X射线衍射法和第一性原理计算法研究无机晶体的晶体结构和电子结构”日本晶体学会学报45. 110-118(2003)。
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