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Nuclear and electron density distributions of LiMn$$_{2}$$O$$_{4}$$ analyzed by combination of Rietveld/ maximum entropy method

Rietveld/最大エントロピー法によるLiMn$$_{2}$$O$$_{4}$$の原子核密度および電子密度分布解析

井川 直樹; 樹神 克明; 美留町 厚; 田口 富嗣

Igawa, Naoki; Kodama, Katsuaki; Birumachi, Atsushi; Taguchi, Tomitsugu

リチウムイオン電池用の正極材の一つであるLiMn$$_{2}$$O$$_{4}$$について、中性子回折およびX線回折法によるRietveld/最大エントロピー法解析を実施し、結晶構造とLiイオンの拡散経路を探査した。LiMn$$_{2}$$O$$_{4}$$の結晶構造は240$$sim$$573Kの温度域では${it Fd}$-3${it m}$であり、240K以下で${it Fddd}$へと相変化した。最大エントロピー法によって、LiMn$$_{2}$$O$$_{4}$$の原子核密度と電子密度分布を解析した結果、300KにおけるLiイオンは8${it b}$-16${it e}$サイト間を介して伝導していることが明らかになった。

The nuclear and electron density distributions of LiMn$$_{2}$$O$$_{4}$$ which is one of the primitive cathode materials for secondary Li-ion batteries, were analyzed by applying Rietveld refinement and MEM to neutron and X-ray diffraction data, to estimate the Li diffusing pathway. The crystal structure of LiMn$$_{2}$$O$$_{4}$$ could be refined with the space group, ${it Fd}$-3${it m}$ in the temperature range from 240 to 573 K. The structure was transformed to ${it Fddd}$ below 240 K. The isotropic thermal displacement parameter of Li was proportional to the temperature excluding 240 to 300 K. According to the MEM analyses it was indicated that the Li ions diffuse through 8${it b}$ and 16${it e}$ around 300 K.

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