水蒸気焼成による正極活物質－固体電解質の固固界面接合の実現

蒸汽煅烧实现正极活性材料与固体电解质的固固界面结合

• 批准号: 20H02451
• 负责人: 小澤 隆弘
• 金额: $ 11.4万
• 依托单位: Osaka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20H02451/
• 关键词: 水蒸気; 全固体電池; 電極活物質; 固体電解質; 界面接合; ナノ粒子; 結晶化; 多孔質粒子; 微構造制御; 粒成長; 正極活物質

本研究では，酸化物表面での水酸基形成と脱水縮合反応を誘起させる加熱反応場の水蒸気に着目し，リチウムイオン電池の電極活物質と酸化物系固体電解質の固固界面接合を水蒸気焼成で実現することを目的とする。令和4年度は，正極活物質表面に作用する水蒸気の影響を調査するため，水蒸気分圧を精緻に制御可能な調湿器を新たに導入し，高水蒸気分圧下での正極活物質の加熱を試みた。その結果，水蒸気分圧の増加による正極活物質の構造変化が認められた。詳細な表面分析より，活物質粒子表面の数十nmの範囲において構造変化が生じていることを明らかにした。このことから，水蒸気が活物質表面に強く作用していることが示唆された。水蒸気焼成で促進される粒子間接合や粒成長を応用し，これまでに作製に成功している多孔質酸化マンガン球の単粒子圧縮挙動を調査した。多孔質球一粒を2本のカンチレバーで挟み込み，走査型電子顕微鏡内で圧縮させ，外部応力に伴う変形距離をその場観察することで単粒子での応力－歪曲線を得た。その結果，粒子径3μmの多孔質球では変形を許容することが可能で，2段の圧縮挙動を示した。一方，粒子径10μmのものでは，変形することなく破壊した。小粒子径のものでは内部細孔が応力緩和に寄与できるため，固体電解質ナノ粒子の挿入や充放電時の体積変化に対する構造保持にも効果的である可能性が示された。以上の成果は，Scientific ReportsおよびAdvanced Powder Technology誌にて発表した。

This study で は, acidification surfaces で の acid formation と dehydration condensation water anti 応 を induced さ せ る の water steam heating anti 応 field 気 に mesh し, リ チ ウ ム イ オ ン の battery electrode material live と acidification system solid electrolyte の solid solid interface bonding を water steam 気 焼 into で be presently す る こ と を purpose と す る. Make annual は and 4, the positive live material surface に effect す る water steam 気 の impact を investigation す る た め, steam 気 points 圧 を delicate に suppression may な damping device を new た に import し, under high water evaporate 気 圧 で の positive living substance の heating を try み た. As a result, the water vapor pressure division <s:1> increases the による positive electrode active matter <s:1> structural change が recognizes められた. Detailed な surface analysis よ り, living matter particles surface の tens of nm の van 囲 に お い て structure - the が raw じ て い る こ と を Ming ら か に し た. こ の こ と か ら, water steam 気 が live strong material surface に く effect し て い る こ と が in stopping さ れ た. Water evaporate 気 焼 into で promote さ れ る particles or indirect や grain growth を 応 し, こ れ ま で に cropping に successful し て い る porous acidification マ ン ガ ン ball の 圧 shrinkage 挙 単 particles move を survey し た. Porous ball a grain を 2 this の カ ン チ レ バ ー で carry み 込 み, walkthrough type electronic 顕 micro mirror inside で 圧 shrinkage さ せ, external force 応 に with う - shape distance を そ の field 観 examine す る こ と で 単 particle で の 応 force - distorted lines を た. そ の as a result, the particle diameter 3 microns の porous ball で は - shaped を allowable す る こ と が may で, 2-stage の 圧 shrinkage 挙 dynamic を shown し た. On one side, when the particle size is 10μm, there is a <s:1> で で で, and the deformation is する となく となく breaking 壊 た. Small particle diameter の も の で は internal pores が 応 force easing に send で き る た め, solid electrolyte ナ ノ particle の scions into や の when charging and discharging volume variations change に す seaborne る structure keep に も unseen fruit で あ が る possibility in さ れ た. The above <s:1> achievements, Scientific ReportsおよびAdvanced Powder Technology にて published にて た.

项目成果

Template-free preparation of macroporous Mn3O4 and its application as anodes for Li-ion batteries

大孔Mn3O4的无模板制备及其在锂离子电池负极中的应用

• 发表时间: 2022
• 作者: Kozawa Takahiro;Kitabayashi Fumiya;Fukuyama Kayo;Naito Makio
• 通讯作者: Naito Makio

水蒸気焼成による非晶質固体電解質の低温結晶化

蒸汽煅烧非晶固体电解质低温结晶

• 发表时间: 2021
• 作者: Manabe Kengo;Koyama Emiko;Norikane Yasuo;小澤隆弘
• 通讯作者: 小澤隆弘

大阪大学接合科学研究所

大阪大学联合科学研究所

水蒸気固相反応プロセスによる粒子合成への展開

利用蒸汽固相反应工艺进行颗粒合成的开发

• 发表时间: 2022
• 作者: 山中陵弘;樽谷直紀;片桐清文;犬丸 啓;竹岡敬和;佐々木俊太，増野敦信，井上博之，簗場豊;小澤隆弘
• 通讯作者: 小澤隆弘

表面コーティングLNMO/LTOリチウムイオン電池のガス抑制効果

表面涂层LNMO/LTO锂离子电池的气体抑制效果

• 发表时间: 2020
• 作者: Shinoda Tomoyuki;Ozawa Shumpei;Kawashima Kenta;Kuribayashi Kazuhiko;Yamayoshi Tomoki;Itoh Yasunaga;窪田航，山岡遼也，宇都宮徹，一井崇，杉村博之;真部研吾;Jumpei Ueda (Edited by: Mikhail G. Brik and Alok M. Srivastava);今泉純一，今崎充康，菊池剛，福山香代，小澤隆弘，内藤牧男
• 通讯作者: 今泉純一，今崎充康，菊池剛，福山香代，小澤隆弘，内藤牧男