高见刚 产官学连携本部 特定准教授、福永俊晴 名誉教授（产官学连携本部特任教授）、竹内友成 产业技术総合研究所 主任研究员らの研究グループは、 蓄电池の正极材料の候补であり、既存のリチウムイオン电池を凌ぐ高容量材料として注目されている 硫化物材料のうち硫化鉄リチウム（尝颈 x FeS 5 ）に着目し、新奇相?物性の开拓に対する「イオン摂动」の有効性を実証しました。
本研究では、出発组成である尝颈 8 FeS 5 を合成し、电気化学的手法によってリチウムの脱离（充电）と挿入（放电）を行い、リチウム数が异なるいくつかの组成について电子?磁気物性を精査しました。
その结果、尝颈 x FeS 5 は、低リチウム领域（虫≒2）では、电子伝导性の高い非磁性のアモルファス相であり、リチウムを挿入するにつれて磁化が増大し、高リチウム领域（虫＞9）では、スピン偏极によって强い磁性を有する絶縁体的な低结晶相であることが分かりました。さらに第一原理计算を行った结果、高リチウム领域では、鉄は非従来型の低原子価状态（贵别 + ）であり、この贵别 + がこうした磁性を担っていることが示唆されました。
本研究成果で提案するイオン摂动は、イオン种の电気的な挿入と脱离を独立に制御することで、电気的、磁気的特性が全く异なる2つの相を可逆的にスイッチングできます。これは概念として意义深いばかりでなく、温室効果ガスを排出することなく、エネルギー需要の増加に対応できる革新的な高容量蓄电池の开発につながる成果です。
本研究成果は、2019年12月27日に、国際学術誌「Scientific Reports」のオンライン版に掲載されました。
図：尝颈 x FeS 5 の相図。电子伝导、磁性、局所构造が尝颈量により急激に変化する。
详しい研究内容について
书誌情报
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Tsuyoshi Takami, Tomonari Takeuchi & Toshiharu Fukunaga (2019). Spin polarization in the phase diagram of a Li–Fe–S system. Scientific Reports, 9:19947.
