超軽量全固体リチウム電池実現のためのイオン機能材料の創製

平成22年度は、引き続き室温以下でのリチウム超イオン伝導相の安定化と、その電気化学的評価を行った。現在までに、ハロゲン化物の水素化物への固溶、ならびに超イオン伝導相の室温以下までの安定化が可能であることが示されている。新たに、LiNH_2へのヨウ化リチウムの固溶によって、新規リチウムイオン伝導性結晶相が生成することがわかった(MatsuoらChem.Mater.22,2702(2010))。またLiAlH_4およびLi_3AlH_6において、ハロゲン化リチウムとの固溶により、リチウムイオン伝導度が向上することが明らかになった(OguchiらJ.Appl.Phys.,107,096104(2010))。一方、LiBH_4へのハロゲン化リチウムの固溶に伴う格子定数、並びにイオン伝導の精密測定により、固溶による活性化エネルギー低下とそのメカニズムについて新たな知見を得ることが出来た(MiyazakiらSolid State Ionics online(2010))。LiBH_4とLiCoO_2,Li金属との間で全固体電池を作成している。特に薄膜を用いた全固体電池で、正極界面への第2層の導入が充放電の向上に効果的であることが示唆される結果が得られた。また、LiBH_4を電解質として用いた全固体電池において、その充放電特性を評価したところ開回路電位はLi負極で4V、In負極で3.3V程度の理論起電圧と一致し、充放電容量は界面の設計によって理論容量近くまで到達可能であることが予想された。

平成22年度は、引き続き室温以下でのリチウム超イオン伝導相の安定化と、その電気化学的評価を行った。現在までに、ハロゲン化物の水素化物への固溶、ならびに超イオン伝導相の室温以下までの安定化が可能であることが示されている。新たに、LiNH_2へのヨウ化リチウムの固溶によって、新規リチウムイオン伝導性結晶相が生成することがわかった(MatsuoらChem.Mater.22,2702(2010))。またLiAlH_4およびLi_3AlH_6において、ハロゲン化リチウムとの固溶により、リチウムイオン伝導度が向上することが明らかになった(OguchiらJ.Appl.Phys.,107,096104(2010))。一方、LiBH_4へのハロゲン化リチウムの固溶に伴う格子定数、並びにイオン伝導の精密測定により、固溶による活性化エネルギー低下とそのメカニズムについて新たな知見を得ることが出来た(MiyazakiらSolid State Ionics online(2010))。LiBH_4とLiCoO_2,Li金属との間で全固体電池を作成している。特に薄膜を用いた全固体電池で、正極界面への第2層の導入が充放電の向上に効果的であることが示唆される結果が得られた。また、LiBH_4を電解質として用いた全固体電池において、その充放電特性を評価したところ開回路電位はLi負極で4V、In負極で3.3V程度の理論起電圧と一致し、充放電容量は界面の設計によって理論容量近くまで到達可能であることが予想された。