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全固体電池安定動作の要“電解質/電極界面イオン伝導”を操る

操纵“电解质/电极界面离子传导”，这是全固态电池稳定运行的关键

基本信息

批准号：
22H01967
负责人：
春田正和
金额：
$ 10.23万
依托单位：
Kindai 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-22H01967/
关键词：
リチウムイオン電池全固体電池固体電解質

项目摘要

安全な電池として全固体電池の実用化のニーズは大きい。全固体電池の性能を大きく左右する固体電解質の選択が重要であり、ガーネット型のイオン伝導酸化物Li7La3Zr2O12(LLZ)が実用材料として広く研究されている。電池性能を表すLLZ/電極間のイオン伝導特性の報告は多いものの、この特性はLLZの表面組成や表面形態に強く依存しているため、本質的な特性の理解に至っていない。本研究課題のでは、LLZの表面処理から、分析、特性評価のすべてのプロセスを大気非暴露で行える実験環境を構築し、電解質/電極界面における本質的なイオン伝導機構を明らかにすることを目指す。①LLZ固体電解質の合成：固相合成法によりLLZ固体電解質のペレットを作製した。全固体電池の充放電動作時に固体電解質間をリチウム金属が貫いてショートを起こす問題があるが、これを回避するために焼結密度の高いLLZペレットの作製に取り組んだ。添加剤（焼結助剤）の検討を行い、添加量よび焼結条件の最適化を行った。②LLZ表面組成の分析：焼結後のLLZ表面および深さ方向の組成をX線光電子分光分析により調べた。イオン伝導の妨げとなる炭酸リチウム層が形成されており、全固体電池の安定動作のためにはこの界面層を除去する必要がある。LLZの研磨方法、およびLi電極の形成法を検討し、LLZ/Li界面抵抗を低減させた。③電解質/電極界面抵抗の低減：LLZはLiと濡れ性が悪いことに起因して良好な接触界面が得られず、界面抵抗の増加を招く。界面抵抗の低減を目指して、LLZとLi電極間に中間層を挿入し、複数の中間層において界面抵抗が減少した。

Safety battery is a fully solid-state battery. The performance of the all-solid-state battery is important, and the selection of the solid electrolyte is important. Materials used in the conductive acid compound Li7La3Zr2O12 (LLZ) are researched and used. Battery performance tableすLLZ/electrode conductivity characteristics reportは多いものの、characteristicsはLL The surface composition of Z depends on the strong surface morphology, and the essential characteristics are understood. The subject of this research is surface treatment, analysis, and property evaluation of LLZ. The structure of the environment and the nature of the electrolyte/electrode interface are the guiding mechanism of the electrolyte/electrode interface. ①Synthesis of LLZ solid electrolyte: Solid-phase synthesis method, LLZ solid electrolyte is produced by the company. During the charging and discharging operation of the all-solid-state battery, there is a problem with the solid electrolyte between the solid electrolyte and the metal. The title is high and the density of the knot is high. The added value (yaki knot assisting factor) and the added amount are the optimum conditions for the roasted knot. ② Analysis of the surface composition of LLZ: The composition of the surface of the LLZ after baking was analyzed in the depth and direction and analyzed by X-ray photoelectron spectroscopy. The イオン伝是什么意思げとなる carbonic acid リチウムlayer が formation されており, all solid It is necessary to remove the interface layer for stabilization of the battery. LLZ grinding method, Li electrode formation method, and LLZ/Li interface resistance reduction. ③Reduction of electrolyte/electrode interface resistance: LLZ's good contact interface and the increase of interface resistance. The interface resistance is reduced, the interface resistance is reduced, the interlayer between the LLZ and Li electrodes is inserted, and the interface resistance of the complex intermediate layer is reduced.