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高容量と高出力を兼ね備えた全固体電池用電極材料の創製と電極反応メカニズムの解明

高容量、高输出全固态电池电极材料的研制及电极反应机理的阐明

基本信息

批准号：
10J08610
负责人：
長尾元寛
金额：
$ 1.34万
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：
2010
资助国家：
日本
起止时间：
2010 至 2012
项目状态：
已结题

项目摘要

高容量電極材料である硫黄や硫化リチウム電極に対して様々な固体界面構築手法を適用することで、全固体電池の高容量化および高出力化を達成した。また、in-situ XRD測定や高分解能TEM観察を行うことで、充放電反応メカニズムを解明した。充電後にアモルファス硫黄、放電後に微結晶の硫化リチウムが形成することを明らかにした。充放電を繰り返してもこの可逆的な反応が進行することから、高容量かつ良好なサイクル特性を示すことがわかった。また、全固体リチウム金属電池におけるin-situ SEM観察を確立し、充放電中のリチウム金属の溶解・析出挙動を初めて明らかにした。その結果、高い電流密度下において、固体電解質の粒界に沿ってリチウムがデンドライト成長することを明らかにした。この知見をもとに固体電解質の粒界を低減させる軟化融着を行うことで、リチウム金属負極を用いた電池のハイレート作動を実現した。MM法を用いて作製した金属リン化物(Sn_4P_3,ZnP_2など)を全固体電池の負極活物質に適用した。これらの電極活物質に対して電気化学的にLi^+イオンと反応させることで、SnやZnなどの金属ナノ粒子まわりに高いリチウムイオン伝導性のLi_3P固体電解質マトリックスを自己形成することが考えられる。これらの負極活物質のみ(固体電解質や導電助剤を含まない)を電極に用いた全固体電池が充放電可能であることを明らかにした。さらに、充放電前後における電極-電解質界面における微細組織観察を行った。従来の合金系電極と比較して体積変化が小さいことに加え、充放電を繰り返した後でも良好な電極-電解質界面を保持することを明らかにした。

High-capacity cathode materials such as sulfur, vulcanization, sulfur, sulfur The high resolution can be determined by in-situ XRD and TEM, and the recharge and release of the solution can be obtained. After charging, the sulfuric acid was tested, and the micro-crystal was used to vulcanize the alloy to form a thermal stability. The recharge and discharge battery has a reversible thermal response, and the characteristics of high-capacity and high-capacity rechargeable batteries show that they are in good condition. The whole solid metal battery is used to make sure that it is established and recharged. the dissolution and precipitation of the metal in the middle of the tank is known to be accurate and accurate. The results show that under high current density, the grain boundary of thermal and solid electrolysis grows along the temperature field, and the temperature increases significantly. We have learned that in the field of solid-state electrolysis, the industry is in the process of reducing the temperature in the industry, and the metal industry is very active in the use of thermal power cells. In the MM method, the metal oxide is used as an active material in the all-solid-state battery for the metal alloy alloy (Sn_4P_3,ZnP_2 alloy). It is necessary to use electrical active materials to reduce the cost of electrochemistry, such as Sn, Zn, metal particles, high temperature, high energy, high temperature, high temperature, high It is possible to use the all-solid-state battery to charge and discharge the battery. Before and after charging and recharging, use the cathode-electrical interface to monitor the operation of the micro-organization. The cathode of the alloy system is smaller than that of the alloy, and the interface between the cathode and the electrolysis device is good after recharging and recharging.