電極活物質/高分子固体電解質二次電池系の界面接合状態の評価と設計

电极活性材料/聚合物固体电解质二次电池系统界面结合状态评价与设计

• 批准号: 09215237
• 负责人: 逢坂 哲彌
• 金额: $ 0.96万
• 依托单位: Waseda University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1997
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1997 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-09215237/
• 关键词: リチウム電池; 固体電解質; ゲル電解質; 炭酸; デンドライト; リチウム; 電気二重層; キャパシタ

本年度はリチウム二次電池系へ高分子固体(ゲル)電解質を適用し,リチウムのデンドライト析出抑制プロセスを見出し,高分子ゲル電解質の種類,添加物の及ぼす影響を解析した.一方,固体電気化学系の応用の際の高速イオン移動における界面接合状態の設計に関する基礎的な指針を得た.各ゲル電解質中におけるリチウムの析出形態を光学顕微鏡により観察を行った.PEO電解質中では溶液中に比べると,リチウムのデンドライト析出が抑制され,さらに,CO_2の添加することにより析出形態および充放電効率にさらなる改善が見られた.また,PVdF系ゲル電解質を用いた場合,PEO系に比べてリチウムが全体的に平滑に析出し,基板のエッジ部までも均一であり,デンドライト抑制効果が大きくなっている.これはPVdF系ゲルの機械強度がPEOより高いためデンドライトの抑制する物理的な力が大きいためと考えられる.更に,Li/PVdF-HFP(or PEO)ゲル/LiCoO_2全固体電池を作製し,同様な電極を用いた有機電解液系電池に近い充放電特性を得た.一方,PVdF系ゲル電解質をバインダーとした複合電極を作製することにより,電極活性物質粒子と電解質の有効接触面積を増加させ,電極内部のイオン拡散も改善された.そこで,セル性能が大幅に向上できた.複合電極にゲル電解質バインダーの混入量を最適した結果,PVdFを30wt%とした電極が最大容量を得ることが明らかとなった.従って,電気二重層キャパシタだけでなく,リチウム電池正極などの設計にも応用できると考えられる.

This year, the application of polymer solid electrolyte for secondary batteries was investigated, and the effects of polymer electrolyte types, additives and impurities were analyzed. On the one hand, the basic guidelines for the design of interface bonding state during high-speed movement of solid-state electrical chemical systems are obtained. The precipitation morphology of CO_2 in PEO electrolyte was observed by optical microscopy. The precipitation morphology of CO_2 in PEO electrolyte was inhibited by CO_2 addition. When PVdF is used as an electrolyte,PEO is more stable than all other electrolytes, and the substrate has uniform deposition and suppression effects. The mechanical strength of PVdF system is very high. The physical strength of PVdF system is very high. Furthermore,Li/PVdF-HFP(or PEO)/LiCoO_2 all-solid-state batteries were fabricated, and the near-middle charge characteristics of organic electrolyte batteries were obtained. On the one hand,PVdF is required for the preparation of composite electrodes. In addition, the contact area between electrode active material particles and electrolyte is increased, and the dispersion inside the electrode is improved.そこで,セル性能が大幅に向上できた. As a result,PVdF <30wt% and the maximum capacity of the composite electrode were obtained. The design of battery electrode is based on the design of electric double layer.

项目成果

逢坂 哲彌: "ポリマー電池における高分子材料の役割と期待" プラスチック. 48. 10-12 (1997)

Tetsuya Osaka：“聚合物材料在聚合物电池中的作用和期望”Plastics 48. 10-12 (1997)。

X.Liu: "All-solid-state electric double-layer capacitor with isotropic high-density graphite electrode and polyethylene oxide/LiClO_4 polymer electrolyte" J.Electrochem.Soc.,. 143・12. 3982-3986 (1996)

X.Liu：“具有各向同性高密度石墨电极和聚环氧乙烷/LiClO_4聚合物电解质的全固态双电层电容器”J.Electrochem.Soc.，143・12（1996）。

X.Liu: "Properties of electric double-layer capacitors with various polymer gel electrolytes" J.Electrochem.Soc.,. 144・9. 3066-3071 (1997)

X.Liu：“具有各种聚合物凝胶电解质的双电层电容器的特性”J.Electrochem.Soc.，144・9 3066-3071（1997）。

T.Osaka: "Panel discussion future prospects of lithium batteries" J.Power Sources. 68. 173-186 (1997)

T.Osaka：“小组讨论锂电池的未来前景”J.Power Sources。

T.Osaka: "Modern Electroplating (Conductive Polymers : Electroplating of organic films)" John Wiley & Sons,Inc. (in press),

T.Osaka：“现代电镀（导电聚合物：有机薄膜电镀）”John Wiley