Development of all-solid-state thin-film secondary batteries and high energy density cathode materials for all-solid-state lithium secondary batteries
全固态薄膜二次电池及全固态锂二次电池高能量密度正极材料的开发
基本信息
- 批准号:21K05226
- 负责人:
- 金额:$ 2.66万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
- 财政年份:2021
- 资助国家:日本
- 起止时间:2021-04-01 至 2024-03-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
これまでに見出した「蓄電池の全固体化による正極反応の可逆性とサイクル安定性向上」に基づき,反応性の高い有機電解液との副反応で分解するため使用が見送られてきた,LiCoO2正極の高電圧動作時におけるLi+脱挿入反応に着目して,可逆的かつ安定な高エネルギー密度正極反応を検討する.高電位側に電位窓が広く化学的に安定なリン酸塩電解質と全固体モデル薄膜電池を構築して,正極反応と構造を評価する.2022年度においては,前年度作製することに成功した全固体薄膜電池について,電気化学特性を評価した.薄膜固体電池を3.0-4.2 Vの電圧範囲でサイクルさせた際の充電容量,放電容量,クーロン効率を有機電解液を用いた液系電池と比較した.液系電池では初期数サイクルで充電・放電容量がともに急激に低下した.一方固体電池においては,100サイクルまで容量低下がほとんど見られなかった.またクーロン効率においては,100サイクルまでの平均が固体電池では98.3%であることに対し,液系電池では100サイクル後に約80%まで減少しており,固体電池の方が充放電反応の高い可逆性を示すことを明らかにした.更に,上限電圧を4.6,4.8 VとしてLiCoO2薄膜の電気化学特性を評価した.4.6,4.8 Vいずれの上限電圧で動作させた場合でも,液系電池と比べて固体電池が優れた可逆性とサイクル安定性を示すことが明らかになった.特に4.6 Vの電圧範囲においては,固体電池は初回サイクルから容量低下を示すことなく,極めて安定な充放電反応を示した.以上の検討から,固体電解質を用いた電池が高電圧・高容量動作条件においても高い可逆性とサイクル安定性を示すことを見出した.今後は実施計画に基づき,液系電池と比べて優れた特性を示した固体電池について,高電圧・高容量動作条件におけるLiCoO2正極の構造を明らかにする.
This is why the reversible stability of the electrode reaction in the battery is improved. The basic principle of the electrode reaction is that the organic electrolyte with high reactivity and the secondary reaction are decomposed. The Li+ desorption reaction in the LiCoO2 electrode during high voltage operation is discussed. The high potential side of the battery is characterized by stable electrolyte and all-solid thin film battery. The electrode structure is evaluated in 2022. The production of all-solid thin film battery is successful in the previous year. The voltage range of thin film solid-state batteries is 3.0-4.2 V, and the charging capacity, discharge capacity, efficiency, and organic electrolyte are compared with liquid-based batteries. The battery capacity of the liquid system is rapidly reduced due to the initial charging time. A solid state battery is 100 years old and has a low capacity. The efficiency of solid-state batteries decreased by 98.3% on average after 100 years of service, while that of liquid-state batteries decreased by 80% after 100 years of service. In addition, the electrochemical properties of LiCoO2 thin films with upper voltage limits of 4.6 and 4.8 V were evaluated. In the case of operation with upper voltage limits of 4.6 and 4.8 V, liquid batteries had better reversibility and stability than solid batteries. In particular, the voltage range of 4.6 V is very low, and the solid-state battery has a low initial capacity and a stable charge. The above discussion shows that solid electrolyte batteries have high reversibility and stability under high voltage and high capacity operating conditions. In the future, based on the implementation plan, the structure of LiCoO2 electrode under high voltage and high capacity operation conditions will be clarified.
项目成果
期刊论文数量(6)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
LiCoO2薄膜を用いた全固体薄膜電池の高電圧動作下における充放電特性
采用LiCoO2薄膜的全固态薄膜电池在高电压工作下的充放电特性
- DOI:
- 发表时间:2023
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:西村優輝,田港聡,森大輔,今西誠之
- 通讯作者:西村優輝,田港聡,森大輔,今西誠之
固体電解質を用いた高エネルギー密度蓄電池の構築
使用固体电解质构建高能量密度蓄电池
- DOI:
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Y. Yamada;A. Fujimori (Chapter 6);田港聡
- 通讯作者:田港聡
LiCoO2薄膜を用いた全固体薄膜二次電池の作製と高電位動作下におけるリチウム脱挿入特性
利用LiCoO2薄膜和高电位操作下的锂脱嵌特性制备全固态薄膜二次电池
- DOI:
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:田港聡;林優仁;森大輔;今西誠之
- 通讯作者:今西誠之
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- 影响因子:0
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