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In situ analysis of lithium coordination structure at electrode-electrolyte interface in polymer electrolyte

聚合物电解质中电极-电解质界面锂配位结构的原位分析

基本信息

批准号：
20J14784
负责人：
崔亮秀
金额：
$ 1.34万
依托单位：
Yamaguchi University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、リチウムイオン電池の発火事故の一因である可燃性電解質を、より安全なポリマー材料を用いた電解質（ポリマー電解質）へ代替することを目的とする。未だ実用レベルにないポリマー電解質の特性の中でも、電極-電解質界面で起こる電気化学反応特性については知見が不足している。そこで、ポリマー分子が形成する局所構造が電極-ポリマー電解質界面での電気化学反応へ与える影響の解明を行った。当該年度では、1)リチウム電極-ポリマー電解質界面での局所構造変化の追跡、及び2)ポリマー電解質組成による局所構造のコントロールについて検討した。電極界面での局所構造解析では、手法確立のためにシンプルな反応系であるリチウム電極-ポリエチレンオキシド（PEO）電解質界面を対象とした。特製の赤外分光（IR）電気化学セルにより、電気化学反応中の電極界面で起こる局所構造変化の追跡に成功した。特に、電極表面のX線光電子分法測定（XPS）の結果と合わせることで、重要な界面反応の一つである固体電解質界面（SEI）層の形成反応に対する電解質構造の影響を解明できたことは大きい。本検討で確立した解析手法は、電極界面の直接的な局所構造解析を可能にし、また本結果はSEIデザインに基づく新たなポリマー電解質設計指針を提示する研究成果である。電解質組成と局所構造の相関性の解明のために、種々のポリマー分子構造、及び添加するイオン種の種類・組成を有したポリマー電解質へ、前年度に確立した分光学的手法と計算機による分子動力学（MD）シミュレーションを組み合わせた局所構造解析手法を適用した。これにより、電解質内部の相互作用性に相関して、バルクの局所構造をコントロールできることを見出した。本研究成果を当該年度で確立した電極界面の構造解析へと展開することで、電極界面での局所構造をコントロールできる電解質設計指針の構築へと貢献することが期待できる。

は, this study リチウムイオン battery の発の a fire accident by である combustible electrolyte を, より security なポリマをー materials with いた electrolyte (ポリマー electrolytes) へ instead of することを purpose とする. Not だ be used レベルにないポリマー electrolyte characteristics ののでも, electrode, electrolyte interface でこる electric chemical anti 応気 features については knowledge insufficient がしている. そこで, ポリマがー molecules formed する bureau structure が electrode - ポリマー electrolyte interface での electric chemical anti 応気へ and える influence の interpret を line った. When the annual では, 1) リチウム electrode - ポリマー electrolyte interface での bureau structure - the の tracing, and 2) びポリマー electrolyte composition による bureau structure のコントロールについて beg し検た. Electrode interface での bureau structure では, establish のためにシンプルな anti 応 department であるリチウム electrode - ポリエチレンオキシド (PEO) electrolyte interface を like と seaborne した. The specially designed <s:1> infrared spectroscopy (IR) electrochemistry セでによによによによ and electrochemistry reverse 応 have successfully traced the structural changes of <s:1> electrode interface で and <s:1> る localization に, and successfully たた. Special に, electrode surface の X-ray photoelectron spectrometry (XPS) の result とわせることで, important な interface 応の a つであるの solid electrolyte interface (SEI) layer to form the 応にす seaborne る electrolyte influence のを interpret できたことは big きい. Beg で establish this 検した analytical technique は, electrode interface の directly な bureau structure を may にし, また this result は SEI デザインに base づく new たなポリマー electrolyte design pointer を prompt する research である. Electrolyte composition と bureau of masato の phase sex の interpret のために, kind of 々のポリマー molecular structure, and add すびるイオンの kinds of · を with したポリマー electrolyte へ, before the annual に establish した spectroscopy technique と computer による molecular dynamics (MD) シミュレーションを group み close わせた bureau structure parsing technique をし shall apply Youdaoplaceholder0. これにより, electrolyte interaction between internal のに phase masato して, バルクの bureau structure をコントロールできることを shows した. This research を when establish the annual でしたの electrode interface structure へと expand することで, electrode interface での bureau structure をコントロールできる electrolyte design pointer の build へと contribution することが expect できる.