アモルファス固体電解質材料の作製と特性評価

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本年度得られた成果は以下の通りである。1.リチウムイオン濃度を高めたLi_2S-SiS_2-P_2S_5-Al_2S_3多成分系ガラスを比較的低温で結晶化させることによって、固相反応では得られない高イオン伝導性チオリシコン結晶がガラスから初晶として析出し、室温で1.2x10^<-3>Scm^<-1>の極めて高い導電率を示すことが分った。2.メカノケミカル法を用いてSnS-P_2S_5系負極材料やCu-S系正極材料を合成し、共通のガラスフォーマーを有するLi_2S-P_2S_5系固体電解質と組み合わせた全固体電池を試作した。いずれの場合もサイクル特性に優れた二次電池として作動し、従来のリチウムイオン二次電池と比べると大きな充放電容量の得られることが分かった。3.Li_2S-P_2S_5系固体電解質を用いたIn/LiCoO_2系全固体電池において導電助剤の検討を行ったところ、アセチレンブラックは初期不可逆容量の一因となることが分かった。一方、気相成長炭素繊維を用いると不可逆容量を低減することができ、高電流密度での充放電が可能になることが明らかになった。4.ゾル-ゲル法によってホスホシリケート系ハイブリッドおよびコンポジット系シートを作製した。γ-グリシドキシプロピルトリメトキシシランを用いたハイブリッド系シートやポリイミドを用いたコンポジットシートを電解質膜とした固体高分子形燃料電池は、130℃以上、相対湿度数%の中温低加湿条件下でOCVが0.7-0.85V、最大出力が20-50mWcm^<-2>を示し、連続発電できることが分かった。5.レーザー蒸着(PLD)法によって、SnO/Li-V-Si-O系ガラス/LiCoO_2系全固体薄膜リチウム二次電池を試作した。200μAcm^<-2>までは二次電池として作動可能であり、容量は大きくないものの、100サイクル以上の充放電を確認した。動作可能な薄膜二次電池が全プロセスPLD法を用いて作製できたことにより、将来のマイクロエレクトロニクスの電源素子として、そのプロセスの確立が望まれる。