4研究成果／次世代エネルギーデバイス

R-22

2022

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

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）

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。