固体イオン導電体における結晶学的力学因子の解明

固体离子导体中晶体力学因素的阐明

• 批准号: 21H02023
• 负责人: 井口 史匡
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Nihon University
• 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: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H02023/
• 关键词: 全固体リチウムイオン二次電池; ひずみ効果; プロトン導電体; 導電率; 充放電特性; リチウムイオン導電体; 弾性波; 粒界; 電池反応; 固体酸化物形燃料電池; 活性化体積; 酸化物イオン導電体; イオン伝導; 拡散係数; 全固体電池

今年度は結晶学的力学因子を評価する対象を固体酸化物形燃料電池とその一般的な電解質である酸化物イオン導電体イットリア安定化ジルコニア（YSZ）から，酸化物系全固体リチウムイオン二次電池とその電解質へと広げた。得られた成果は主に二つであり，電池反応の圧力依存性を明らかにしたこと，電解質の粒界導電率のひずみ依存性を発見したことである。前者においては市販のバルク型全固体リチウムイオン二次電池を購入し粉体プレスを元に自作した等方圧印加装置で150MPaまで等方圧を印加したところ，電池反応を代表する抵抗成分が6%程度大きくなった。また等方圧印加下における充電試験において抵抗成分変化量に相当する過電圧の増加が観察された。電池反応における活物質へのリチウムの脱挿入は体積変化を伴うため，等方圧による電池反応の変化は理論計算においてはMechano-Chemo-Electro Effectとして導入され，硫化物系の全固体リチウムイオン二次電池においては実験的にも報告されている。しかし酸化物系における実験的な報告は今回が初めてとなる（国内学会で発表済み）。後者においては酸化物系全固体リチウムイオン二次電池の電解質として有望視されているLLZOセルに弾性波を導入し，その際の抵抗変化を観察した。しかし電極抵抗が空気中の水蒸気，CO2との反応により非常に大きくなり数GΩを超えたため，電解質の抵抗変化を直流4端子セルで評価できなかった。そのため，直流電圧ではなく，LLZOセルに交流電圧を印加するよう見直すことでセル抵抗が大きい場合でも観察が可能となり，副次的にセルの粒界抵抗とバルク抵抗のひずみ依存性を個別に評価できた。その結果，バルク抵抗と粒界抵抗の双方がひずみ依存性を示す事，又，ひずみ依存性はバルクより粒界が大きいことを明らかにした。粒界抵抗が示すひずみ依存性の報告は世界ではじめての結果となる。

This year's crystallographic mechanical factor review YSZ stabilized electrolyte, acidified all-solid solid electrolyte for secondary batteries The result of the test is the main result, the battery reaction is the pressure dependence of the battery.たこと, electrolyte particle boundary conductivity のひずみ dependence を発见したことである. The former is a commercially available all-solid リチウムイオン secondary battery, a powdered プレスを元に, a self-made した, etc. The device is equipped with an equal pressure of 150MPa and the pressure is increased, and the battery reaction resistance is represented by a resistance component of 6%, which is large. It is necessary to test the charging test under equal pressure and the resistance component to change the amount. It is equivalent to the over-voltage pressure increase and the test is done. Battery reactive material active material detachment insertion and volume changer, equal square pressure Theoretical calculation of battery reaction resistance Mechano-Chemo-Electro Effect is introduced, and the report of the sulfide-based all-solid-state secondary battery is reported. The report of the しかしAcidification Department, における実験, is は久日めてとなる (domestic society で発 table済み). The latter is expected to be an acid compound-based all-solid electrolyte for secondary batteries. As the LLZO セルに弾性波を Introduction し, その记のRESISTANCE 剉化を観Observation した. The resistance of the electrode to water vapor in the air is very high, and the CO2 reaction resistance is very high. GΩを超えたため, electrolyte resistance changeをDC 4-terminal tester.そのため,DC 姧ではなく, LLZO セルにAC 姧をINDICA するよう见straight すことでセルresistant が大きいOccasion でも観Observation がpossible となり, deputy times にセルの grain boundary resistance とバルクresistant のひずみdependence を individual にvaluation価できた. As a result, the dependence of both sides of the resistance of the バルク resistance and the resistance of the grain world is revealed, Also, the dependence of the ひずみ はバルクより开户が大きいことを明らかにした. The report of the dependence of the grain boundary resistance and the dependence of the world is the result of the world.

项目成果

粉体プレスを用いたリチウムイオン導電体に対するひずみ効果の研究

利用压粉机研究锂离子导体的应变效应

• 发表时间: 2022
• 作者: Kan Hatakeyama-Sato;Kenichi Oyaizu;千葉琢史，清水信，湯上浩雄，井口史匡
• 通讯作者: 千葉琢史，清水信，湯上浩雄，井口史匡

Evaluation of Elastic Properties in Solid Ionics Materials for All-Solid-State Electrochemical Devices Based on Ultrasonic Method

基于超声波法的全固态电化学器件固体离子材料弹性性能评价

• DOI: 10.1299/transjsme.22-00058
• 发表时间: 2022
• 期刊: Transactions of the JSME (in Japanese)
• 作者: IGUCHI Fumitada;HINATA Keisuke;MITARAI Yusaku;DONG Yiying;MIYAZAKI Takamichi;SHIBATA Tsukasa;KONRAI Hiroto;NISHINO Hideo;OISHI Masatsugu
• 通讯作者: OISHI Masatsugu

全固体リチウムイオン二次電池の複合正極機械特性評価

全固态锂离子二次电池复合正极力学性能评价

• 发表时间: 2022
• 作者: 黒龍新之亮;濵本楽,大石昌嗣,井口史匡
• 通讯作者: 濵本楽,大石昌嗣,井口史匡

Understanding the difference in bulk modulus between Y-doped SrCeO3 and Y-doped SrZrO3 by ultrasonic transmission method and density functional theory

用超声波透射法和密度泛函理论了解Y掺杂SrCeO3和Y掺杂SrZrO3体积模量的差异

• DOI: 10.1016/j.mtla.2022.101616
• 发表时间: 2022
• 期刊: Materialia
• 影响因子: 3.4
• 作者: Fujisaki Takaya;Hinata Keisuke;Iguchi Fumitada;Dimov Nikolay;Staykov Aleksandar Tsekov;Matsumoto Hiroshige
• 通讯作者: Matsumoto Hiroshige

ペロブスカイト型プロトン導電体の弾性特性

钙钛矿型质子导体的弹性性能

• 发表时间: 2022
• 作者: 日當圭佑,佐多教子,Costa Remi,芝田司,;紺頼大翔,清水信,湯上浩雄,井口史匡
• 通讯作者: 紺頼大翔,清水信,湯上浩雄,井口史匡