ガラスの結晶化を利用した超リチウムイオン伝導性固体電解質の創製と応用

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本研究では、70Li_2S・30P_2S_5(mol%)組成をベースとする硫化物系固体電解質の導電率向上に向けて、主に導入する第三成分がガラスセラミックスの母構造にどのような影響を及ぼすかについて検討した。第三成分としては、様々な硫化物を選択した。その結果、硫化物の中でもP_2S_3は少量置換することによって導電率が向上し、得られたガラスセラミックスが室温で5.4×10^<-3>Scm^<-1>の非常に高い室温導電率を示した。ガラスおよびガラスセラミックスの局所構造解析の結果、P_2S_3を置換することによって硫黄欠損を有するLi_7P_3S_<11-z>結晶が析出し、これが高い導電率を示すことが今回のガラスセラミックスの導電率向上につながったと結論づけた。この固体電解質を用いて全固体リチウム二次電池を構築したところ、作動が困難である100℃、10mAcm^<-2>という高温、高電流密度下で電池は良好に作動し、700サイクルの間容量が劣化しないという結果を出した。このように、第三成分を導入することによって、電気的、電気化学的に優れた新規な固体電解質材料の開発に成功した。