自己形成へテロ界面を有する全固体電池の構築

本年度は、電極活物質粒子へのコーティングによるヘテロ界面の構築とそのキャラクタリゼーションを行うとともに、メカノケミカル法を用いた電極-電解質ナノ複合体の合成と評価を行った。また得られた電極材料を用いた全固体電池を作製し、様々な条件での作動特性について検討した。初期充電後のLiCoO_2正極/Li_2S-P_2S_5電解質界面の構造を調べるために、界面部分の断面TEM観察およびEDX分析を行った。ゾルーゲル法を用いてLi_2SiO_3をコートしたLiCoO_2を用いた電池では、コートなしの場合に比べて、界面付近における電解質側へのCoの拡散が抑制されており、充放電に伴う界面構造変化の小さいことがわかった。またこの電池は、繰り返し充放電による界面抵抗変化が小さく良好なサイクル特性を示し、1〜40mA cm^(-2)の大きな電流密度で二次電池として作動することが明らかになった。また、Li_2O-TiO_2系やLi_2O-Al_2O_3系薄膜についても同様に、コーティングによる界面抵抗低減効果が確認された。メカノケミカル法により作製したNiS活物質、80Li_2S-20P_2S_5電解質、アセチレンブラックからなるナノ複合体を作用極に用いた全固体電池の充放電条件を検討した。この電池は1.3mA cm^(-2)の比較的大きな電流密度で充放電可能であり、360mAhg^<-1>の容量を50サイクルの間保持した。ナノ複合体の断面TEM観察から、充放電後においても、NiS微粒子が固体電解質と良好な界面コンタクトを保持していることが明らかになった。以上の結果から、電極/電解質ナノ複合体を用いることによって、電極活物質の利用率が増加するだけでなく、良好なサイクル特性を実現することができた。

本年度は、電極活物質粒子へのコーティングによるヘテロ界面の構築とそのキャラクタリゼーションを行うとともに、メカノケミカル法を用いた電極-電解質ナノ複合体の合成と評価を行った。また得られた電極材料を用いた全固体電池を作製し、様々な条件での作動特性について検討した。初期充電後のLiCoO_2正極/Li_2S-P_2S_5電解質界面の構造を調べるために、界面部分の断面TEM観察およびEDX分析を行った。ゾルーゲル法を用いてLi_2SiO_3をコートしたLiCoO_2を用いた電池では、コートなしの場合に比べて、界面付近における電解質側へのCoの拡散が抑制されており、充放電に伴う界面構造変化の小さいことがわかった。またこの電池は、繰り返し充放電による界面抵抗変化が小さく良好なサイクル特性を示し、1〜40mA cm^(-2)の大きな電流密度で二次電池として作動することが明らかになった。また、Li_2O-TiO_2系やLi_2O-Al_2O_3系薄膜についても同様に、コーティングによる界面抵抗低減効果が確認された。メカノケミカル法により作製したNiS活物質、80Li_2S-20P_2S_5電解質、アセチレンブラックからなるナノ複合体を作用極に用いた全固体電池の充放電条件を検討した。この電池は1.3mA cm^(-2)の比較的大きな電流密度で充放電可能であり、360mAhg^<-1>の容量を50サイクルの間保持した。ナノ複合体の断面TEM観察から、充放電後においても、NiS微粒子が固体電解質と良好な界面コンタクトを保持していることが明らかになった。以上の結果から、電極/電解質ナノ複合体を用いることによって、電極活物質の利用率が増加するだけでなく、良好なサイクル特性を実現することができた。