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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01828/
• 关键词: プラズマスプレー; ナノ粒子; 表面自由エネルギー; リチウムイオン電池; 全固体電池; シリコン; プラズマ; 全固体リチウムイオン電池

＜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。

< powder surface free エ ネ ル ギ ー SFE measuring is の build と ナ ノ particle の SFE measuring > ナ ノ サ イ ズ の の granular body surface free エ ネ ル ギ ー を measuring す る Washburn determination シ ス テ ム を group on み げ た. 従 way to の ナ ノ granular body を like と seaborne し た の subject を い out し washing, measuring の high reproducibility を め る こ と に successful し た. Flat with others in Si と に, ナ ノ particle に お い て も acidizing inhibition に with い SFE low polarity composition が す る tendency が ら れ た. The dispersion component of <s:1> する する SFE is small さく, the radius of curvature is <s:1> reduced によ 総SFE 総 is low する, the tendency is が to accept められた. < プ ラ ズ マ ス プ レ ー method に よ る ナ ノ particle SFE の royal sex と xu acidification anti - modulation 応 の quantitative > プ ラ ズ マ ス プ レ ー method に よ る ナ ノ を adjust し と particles generated environment conditions, the same particle size distribution を have す る ナ を ノ particles generated し な が ら, low degree of surface acidic を reduction さ せ う る こ と を card be し た. Out new た に さ れ た tumblers deep は い point, compare the degree of acidification の high い particle surface は の Si Si の acidification membrane -o combined with kinds of cutting and を account す る matter モ デ ル に 従 う tendency に し seaborne て, low acid element points 圧 under the low temperature of the で xu acidification 処 を shi し た は particles, more than 3 価 の Si - O combination が inhibit さ れ た に surface structure modulation さ れ, When the particle は ハ ン ド リ ン グ に な time, big 気 雰 囲 気 under で も stability exist で き る こ と を shows し た. ナ ノ particles generated straight の after acidification xu に plural の cooling condition and び に acid element points set し を 圧 conditions, そ の field measuring し shoe bearing と た temperature when the degree of particle の acidification の measuring results を し て, 4 価 の acidification を 仮 set し た xu acidification の 総 enclosed the 応 を quantitative evaluation 価 し た. バ ル ク body に し seaborne て ナ ノ particles melt に with い activeness エ ネ ル ギ ー が low し acidification for し や す く な る が, below 800 k で は anti 応 speed constant が 顕 with low に す る こ と か ら under this temperature へ の quench に よ り acidification を unseen fruit に inhibiting し う る possibility が Ming ら か と な っ た.

项目成果

Brunel University London(英国)

伦敦布鲁内尔大学（英国）