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

玻璃晶化超级锂离子导电固体电解质的制备及应用

• 批准号: 09J09446
• 负责人: 南 圭一
• 金额: $ 0.45万
• 依托单位: Osaka Prefecture University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2009
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2009 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-09J09446/
• 关键词: 全固体リチウム二次電池; 硫化物固体電解質; リチウムイオン伝導性; ガラスセラミックス; ガラス; 結晶化

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。

In this study, the conductivity of sulfide solid electrolyte was studied in the upward direction and in the main direction due to the composition of 70Li_2S·30P_2S_5(mol%). The third component is sulfur. The results show that the conductivity of sulfide P_2S_3 is higher than that of P_2S_3 <-3>at room temperature, and the conductivity of sulfide P_2S_3 is higher than that of P_2S_3 at room temperature<-1>. The results of structural analysis of local sites, P_2S_3 substitution, sulfur deficiency, Li_7P_3S_<11-z>crystal precipitation, high conductivity and current conductivity are presented. This solid electrolyte is used in the construction of an all-solid-state secondary battery. It is difficult to operate at 100℃, 10 mAcm, <-2>and high current density. The battery operates well at 700 ℃, and the capacity between batteries deteriorates. The introduction of the third component into the solid electrolyte material has been successful.

项目成果

Preparation and characterization of superionic conducting Li7P3S11 crystal from glassy liquids

• DOI: 10.2109/jcersj2.118.305
• 发表时间: 2010-04-01
• 期刊: JOURNAL OF THE CERAMIC SOCIETY OF JAPAN
• 影响因子: 1.1
• 作者: Minami, Keiichi;Hayashi, Akitoshi;Tatsumisago, Masahiro
• 通讯作者: Tatsumisago, Masahiro

異種元素置換したLi_7P_3S_<11>固体電解質の特性と構造

不同元素取代的Li_7P_3S_<11>固体电解质的特性与结构

• 发表时间: 2009
• 作者: 川田和正;他;K.Kawata for the Tibet AS_γ collaboration;Yasuyuki Fukushima;Yasuyuki Fukushima;Yasuyuki Fukushima;Yasuyuki Fukushima;Yasuyuki Fukushima;Yasuyuki Fukushima;福島靖之;Yasuyuki Fukushima;Yasuyuki Fukushima;福島靖之;福島靖之;K.Minami;K.Minami;南圭一
• 通讯作者: 南圭一

Structure and properties of Li2S–P2S5–P2S3 glass and glass–ceramic electrolytes

• DOI: 10.1016/j.jpowsour.2008.09.044
• 发表时间: 2009-04
• 期刊: Journal of Power Sources
• 影响因子: 9.2
• 作者: Keiichi Minami;A. Hayashi;S. Ujiie;M. Tatsumisago

Electrical and electrochemical properties of glass-ceramic electrolytes in the systems Li2S-P2S5-P2S3 and Li2S-P2S5-P2O5

• DOI: 10.1016/j.ssi.2010.06.018
• 发表时间: 2011-06-16
• 期刊: SOLID STATE IONICS
• 影响因子: 3.2
• 作者: Minami, Keiichi;Hayashi, Akitoshi;Tatsumisago, Masahiro
• 通讯作者: Tatsumisago, Masahiro