異種界面エネルギー整合に基づく全固体Liイオン電池向け高安定高密度負極の設計

基于异质界面能量匹配的高稳定高密度全固态锂离子电池负极设计

基本信息

批准号：
22H01828
负责人：
神原淳
金额：
$ 10.98万
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：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

＜粉体表面自由エネルギーSFE計測系の構築とナノ粒子のSFE計測＞ナノサイズの粒状体の表面自由エネルギーを計測するWashburn測定システムを組み上げた。従来方式のナノ粒状体を対象とした時の課題を洗い出し，計測の再現性を高めることに成功した。平板Siと同様に，ナノ粒子においても酸化抑制に伴いSFE極性成分が低下する傾向が得られた。しかしSFE分散成分は小さく，曲率半径の減少により総SFEも低下する傾向が認められた。＜プラズマスプレー法によるナノ粒子SFEの変調制御性と徐酸化反応の定量化＞プラズマスプレー法によるナノ粒子生成環境と条件を調整し，同一粒度分布を有するナノ粒子を生成しながら，表面酸化度を低減させうることを実証した。新たに見出された興味深い点は，比較的酸化度の高い粒子表面はSiの酸化膜のSi-O結合種割合を記述するRBMモデルに従う傾向に対して，低酸素分圧低温下で徐酸化処理を施した粒子は，3価以上のSi-O結合が抑制された表面構造に調製され，当該粒子はハンドリングに十分な時間，大気雰囲気下でも安定存在できることを見出した。ナノ粒子生成直後の徐酸化時に複数の冷却条件並びに酸素分圧条件を設定し，その場計測した温度履歴と当該粒子の酸化度の計測結果を利用して， 4価の酸化を仮定した徐酸化の総括反応を定量評価した。バルク体に対してナノ粒子化に伴い活性化エネルギーが低下し酸化進行しやすくなるが，800K以下では反応速度定数が顕著に低下することから本温度以下への急冷により酸化を効果的に抑制しうる可能性が明らかとなった。

<纳米颗粒的粉末表面自由能量测量系统和SFE测量>已组装了刷毛测量系统，以测量纳米尺寸颗粒的表面自由能。我们在靶向常规纳米颗粒并提高了测量的可重复性时已成功确定了问题。与扁平的Si板相似，SFE极性成分倾向于随着纳米颗粒中氧化的抑制而降低。但是，SFE色散成分很小，由于曲率半径的减小，总SFE的趋势也降低了。 <通过血浆喷涂对纳米颗粒SFE的调制可控性和缓慢的氧化反应的定量>我们已经证明，可以降低表面氧化水平，同时调整血浆喷涂产生的纳米颗粒的环境和条件。一个新有趣的观点是，与描述Si氧化物膜的SI-O键物种比率相反，在低氧部分压力下经受了缓慢的氧化处理和低温制备的颗粒，其表面结构是在表面结构中进行的，其中Si-O的Si-O键在三个多年的SI-O键中都可以抑制且既适合于颗粒的氛围，甚至可以在一个氛围中进行稳定。在纳米颗粒产生后立即进行缓慢的氧化过程中，设置了多个冷却条件和氧气部分压力条件，并使用原位温度病史和颗粒氧化程度的测量结果，假设慢速氧化的总体反应定量评估了四氧化的氧化。随着散装体转化为纳米颗粒，激活能量减小，使其更容易氧化，但是反应速率常数在800k或以下时显着下降，并且已经发现可以通过淬火到低于该温度来有效地抑制氧化。