Basic research on all-solid-state batteries: Clarifying the origin of interfacial resistance using advanced electrical potential measurement
全固态电池的基础研究:利用先进的电位测量阐明界面电阻的起源
基本信息
- 批准号:21H01818
- 负责人:
- 金额:$ 11.23万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
- 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
全固体リチウムイオン電池は有望な次世代蓄電池技術である。しかし、界面や粒界で生じる高いイオン伝導抵抗が実用化の大きな妨げとなっている。この界面抵抗を低減するためには、「界面抵抗の起源解明」および「それを可能とする界面抵抗の精密計測技術」が、試行錯誤的プロセス開発を脱却する上で本質的に重要である。本研究では、ケルビンプローブフォース顕微鏡(KPFM)技術を基盤としたナノスケール電位計測技術を発展させ、「界面抵抗の起源と考えられている空間電荷層の精密計測」や、「単一粒界抵抗計測を実現する局所インピーダンス計測手法の開発」に取り組む。2022年度は2021年度に開発した局所インピーダンス計測法を実材料評価へと応用した。具体的には、市販のLiイオン伝導性固体電解質(LiLaTiO3)中の粒界抵抗成分の可視化を試みた。試料作製には湿式の精密研磨を採用し、粒界抵抗観察のための最適化を行った。これにより平坦かつ清浄な表面の作製に成功し、局所インピーダンス計測法を用いて、粒界で生じる電位降下や位相の変化を観察することに成功した。また、異なる固体電解質材料の接合界面でも同様の計測を行い、界面に生じる電位差や電位降下を計測した。今後はより高空間分解能のデータを取得し、粒界抵抗の長さのスケールを精密に評価し、粒界抵抗の要因を考察する。その他に、2021年度に引き続き、電極-固体電解質界面に形成される空間電荷層における界面抵抗の評価のための試料作製の最適化を行った。金エポキシ電極や湿式研磨、破断法を組み合わせた試料作製を様々試みたが、段差のない界面の作製条件の確立には至っていない。今後は、イオンミリング等、これまでに試していない手法も導入し、試料作製の最適化を図る。
All-solid-state batteries are expected to be the next generation of battery technology. The interface between the two sides is very high, and the resistance is very high. This interface resistance reduction,"interface resistance origin explanation","interface resistance precision measurement technology","trial error","development","essential importance". This study is composed of three parts: development of KPFM technology, development of potentiometric measurement technology, precise measurement of space charge layer in investigation of origin of interface resistance and development of measurement method of single grain resistance. 2022 to 2021 development of the Department of Science and Technology The visualization of grain resistance components in conductive solid electrolyte (LiLaTiO3) was tested. Sample preparation, wet precision grinding, grain resistance inspection and optimization The surface of the film is smooth and smooth, and the film is smooth and smooth, and the film is smooth and smooth. The measurement of the bonding interface of the solid electrolyte material is carried out simultaneously, and the potential difference and potential drop generated at the interface are measured. In the future, the acquisition of high spatial resolution energy, the development of grain resistance, and the investigation of the main causes of grain resistance In 2021, the optimization of sample preparation for electrode-solid electrolyte interface formation, space charge layer evaluation and interface resistance was carried out. The preparation of samples by combination of wet grinding and fracture method is tested, and the preparation conditions of interface are established. In the future, we will try our best to introduce new methods and optimize the preparation of samples.
项目成果
期刊论文数量(7)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Dynamically visualizing battery reactions by operando Kelvin probe force microscopy
- DOI:10.1038/s42004-019-0245-x
- 发表时间:2019-12-12
- 期刊:
- 影响因子:5.9
- 作者:Masuda, Hideki;Matsushita, Kyosuke;Ishida, Nobuyuki
- 通讯作者:Ishida, Nobuyuki
ケルビンプローブフォース顕微鏡による電池反応の動的可視化
使用开尔文探针力显微镜动态可视化电池反应
- DOI:
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Shunsuke Yoshizawa;Keisuke Sagisaka;石田 暢之
- 通讯作者:石田 暢之
Local Impedance Measurement by Direct Detection of Oscillating Electrostatic Potential Using Kelvin Probe Force Microscopy
- DOI:10.1021/acs.jpcc.2c05567
- 发表时间:2022-10
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:N. Ishida
- 通讯作者:N. Ishida
ケルビンプローブフォース顕微鏡によるオペランド電位計測技術
使用开尔文探针力显微镜的操作电位测量技术
- DOI:
- 发表时间:2021
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Uedono Akira;Tanaka Ryo;Takashima Shinya;Ueno Katsunori;Edo Masaharu;Shima Kohei;Kojima Kazunobu;Chichibu Shigefusa F.;Ishibashi Shoji;Tomi Ohtsuki;石田 暢之
- 通讯作者:石田 暢之
Local impedance measurement by directly detecting oscillation of electrostatic potential
通过直接检测静电电位的振荡来测量局部阻抗
- DOI:
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:宮下 和己;金田 駿哉;渡邉 信嗣;Nobuyuki Ishida
- 通讯作者:Nobuyuki Ishida
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- 影响因子:0
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増渕 由樹,上原 伸夫
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- 影响因子:0
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藤田 大介
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- 发表时间:
2023 - 期刊:
- 影响因子:0
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中村 友謙;石田 暢之;鷺坂 恵介;黒田 直也 - 通讯作者:
黒田 直也
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