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Development of surface-modified electrode/carbonate-based polymer electrolyte interfece for all-solid-state battery

全固态电池表面改性电极/碳酸酯基聚合物电解质界面剂的研制

基本信息

批准号：
22H01789
负责人：
富永洋一
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Tokyo University of Agriculture and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では、カーボネート型の固体高分子電解質(SPE)と無機フィラーからなる複合膜をモデル電解質としたSPE型電池の特性改善につながる電極の表面処理・改質法を明らかにすることを目指している。当該年度は、正極にリン酸鉄リチウム（LiFePO4, LFP）を、負極には金属Liを用いた。LFPの表面改質には、大気圧プラズマ処理を用いる。大気圧プラズマ処理によってLFP表面のカーボン層の一部にアミド基などの極性基が導入されることが予備実験によって分かっている。本研究では、LFP表面に生成する官能基の種類や数がSPE界面構造に影響することを想定し、様々な処理条件（導入酸素量, 処理時間など）を検討した。Li負極の表面改質には、大気非暴露で操作が可能な真空蒸着装置を用いた。物理蒸着法によりアクリル酸などのモノマーを被覆後に重合させ、Li表面に高分子の極薄膜を形成する。Li表面において熱的・力学的に安定で、SPEの還元分解およびLiデンドライトの生成を抑制する“人工SEI”としての被膜形成を目指した。一方の電解質には、ポリエチレンカーボネート（PEC）とLi塩からなるSPEをモデルとして用いた。さらに、Li負極とPEC末端OH基との反応を抑制するため、PEC末端のアセチル化を試みた。これにより、Li負極との反応抑制だけでなく、SPEの耐熱性や電池特性も改善することが期待される。極表面改質電極について、水接触角測定により濡れ性評価を、XPS測定により表面および深さ方向の元素分析を、SEM測定により表面形態の観察を行った。これらの研究は、このカーボネート型SPEと電極との間の界面抵抗を低減することで電池特性の改善につながるもので、固体電池としての実用化研究の発展に貢献するものである。

In this study, the mechanical and electrical properties of solid polymer electrolysis (SPE) composite films were improved in order to improve the characteristics of solid polymer electrolysis (SPE) cells. In the current year, we are actively using metal Li products such as LiFePO4, LFP, and so on. The surface of LFP is changed, and the surface is changed. This is the most important thing in this paper. In this paper, the LFP surface is divided into two parts: one part of the system. In this study, the generation of functional groups on the surface of LFP and the SPE interface were used to determine the parameters and conditions (input amount of acid, time temperature). Li active surface modification, large non-exposure operation may be used in vacuum steaming equipment. Physical steaming method was used to study the formation of polymer film on the surface of Li. The mechanical properties of the Li surface are stabilized, SPE and meta-decomposed. The inhibition of the artificial SEI is caused by the formation of the target membrane. On the one hand, the electronic equipment and equipment should be used in the first place. (PEC). The Li would have to pay attention to the SPE equipment. In the end of the PEC, the OH gene in the end of the PEC can be used to suppress the virus, and the end of the PEC will be used in a chemical test. The performance of the battery is greatly improved, and the performance of the SPE endurance battery is improved. It is expected that the performance of the battery will be improved. Extreme surface modification electrodes, water contact angle measurements, XPS measurements, elemental analysis, SEM measurements, and surface morphology measurements. The research and development of SPE battery interface against low voltage battery, the improvement of battery characteristics, and the exhibition of solid-state battery battery application and utilization research are very popular.