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全固体リチウム電池の高容量化に向けたアモルファス電極活物質の創製と反応機構解析

全固态锂电池增容非晶电极活性材料的制备及反应机理分析

基本信息

批准号：
14J11083
负责人：
松山拓矢
金额：
$ 1.09万
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：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J11083/
关键词：
アモルファス電極全固体電池構造解析遷移金属硫化物

项目摘要

高容量かつ良好なサイクル特性を示すことを明らかにしているアモルファスTiS3とアモルファスMoS3に対して、充放電機構を明らかにするために、主に硫黄の電子状態をXPSとXANES測定によって調べた。アモルファスTiS3の場合、充放電前には、S2-とS22-の2種類の硫黄種が存在していた。2 molのLi+が挿入すると、S22-とLi+が反応し、3 molのLi+が挿入した満放電後においては、挿入されたLi+とS2-が反応することがわかった。充電後には、充放電前に近い構造に戻り、S2-およびS22-の二種類の硫黄種が存在していた。この可逆反応が繰り返し起こることを確認し、アモルファスTiS3を用いた電池がTiS3結晶を用いた電池と比較して良好なサイクル特性を示すことを明らかにした。一方、アモルファスMoS3の場合、充放電前にはMoS2中のS2-に非常に近い電子状態のS2-と架橋硫黄Sδ-が存在していた。放電時にLi+が挿入すると、Sδ-とLi+がまず反応し、Li2Sに近い生成物が形成されるが、Li2SのLiサイトにMoがわずかに固溶したLi2-xMoxSの生成も推定された。さらにLi+が挿入すると、MoS2類似の層状構造中のS2-とLi+が反応し、満放電後にはLiMoS2が形成されて、Moの価数変化も生じていることがわかった。充電時には、アモルファスMoS3と反応したLi+が完全に脱離せず、Li+と相互作用した2種類の硫黄種が残存した。以上から、初期充電時には初期状態には戻らないため、初期不可逆容量が確認された。以降のサイクルでは、可逆な反応が進行しているため、安定したサイクル特性を示した。得られた知見から、高容量と高い可逆性を兼ね備えた硫黄含量の多い遷移金属硫化物を開発するには、遷移金属と硫黄との十分な相互作用が必要であることを見出した。

High capacity, good performance, low cost, high reliability, high reliability, high reliability. In the case of TiS3, the sulfur species of S2-S22-are present in the presence of sulfur. 2 mol of Li+, S22-, Li+, 3 mol of Li+, Li+, S2-, Li +, Li After charging, two kinds of sulfur species exist in the near-middle structure, S2-and S22-. The reversible reaction is confirmed, and the TiS3 crystal is used. The TiS3 crystal is used. The battery is compared with the TiS3 crystal. On the other hand, in the case of MoS3, the S2-in MoS2 is very close to the electron state and the Sδ-in sulfur bridge exists. Li+ In the layered structure similar to Li + and MoS2, S2-Li+ is formed and Mo is formed. When charging, the sulfur species of MoS3 and Li+ are completely separated from each other, and the sulfur species of Li+ and Li+ interact with each other. The above is the initial state of charge, and the initial irreversible capacity is confirmed. This is demonstrated by the fact that it is reversible and stable. The results show that high capacity, high reversibility and high sulfur content are necessary for the development of mobile metal sulfides.