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硫化物系固体電解質の液相合成と全固体電池への応用

硫化物基固体电解质的液相合成及其在全固态电池中的应用

基本信息

批准号：
16J08666
负责人：
由淵想
金额：
$ 2.18万
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：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、応用に適した作製プロセスの確立を目指し、液相法を用いた高イオン伝導性硫化物固体電解質の作製と、その際に得られる固体電解質の前駆溶液を用いることでバルク型全固体電池の高性能化を目的している。本年度は、XRD測定およびTEM観察を用いて、液相合成されたアルジロダイト電解質の結晶性（体積割合と結晶子サイズ）を評価した。その結果、熱処理温度と結晶性、イオン伝導度の相関を定量的に明らかにした。また、有機電解液を用いる電池で一般的に使用される多孔質電極に前駆溶液を含浸させ、その後乾燥させることで、広い接触面積を有する電極－電解質界面形成と連続的なイオンおよび電子伝導パスをもつ電極複合体構築のための新規プロセスを開発した。含浸させたLiNi1/3Mn1/3Co1/3O2電極複合体を用いた全固体電池は、高い可逆容量を示した。また、電子およびイオン伝導の確保が不可欠な負極材料であるLi4Ti5O12における電極－電解質－導電助剤の三相界面を構築するために、バインダーを用いないLi4Ti5O12-カーボンナノチューブ多孔質を作製し、電解質を含浸させた。その結果、Li4Ti5O12電極複合体を用いた全固体電池は、従来法を用いた場合よりも高いLi4Ti5O12利用率と長期サイクル特性を示した。加えて、水を溶媒に用いたNa3SbS4ベース電解質の溶液状態を経由する液相合成に取り組んだ。導電率の増大を目指し、アンチモンの一部をタングステンで置換し、ナトリウム欠損を導入したNa3-xSb1-xWxS4電解質の液相合成を試みた。その結果、x = 0.12組成の電解質は、液相合成されたナトリウムイオン伝導性硫化物電解質の中で最も高いイオン伝導度（4.2×10-3 S cm-1）を示すことを明らかにした。

This study aims to establish a suitable method for the preparation of high-conductivity sulfide solid electrolytes by liquid phase method, and to obtain a precursor solution for solid electrolytes for the purpose of improving the performance of high-conductivity all-solid batteries. This year, XRD and TEM measurements were used to evaluate the crystallinity of the electrolyte (volume separation and crystallization). Results, heat treatment temperature, crystallinity, conductivity and quantitative correlation are clearly indicated. The porous electrode is generally used in batteries with organic electrolytes. The porous electrode is immersed in the solution before drying, and the contact area between the electrode and the electrolyte is formed. The contact area between the electrode and the electrolyte is formed. Immersed LiNi1/3Mn1/3 Co 1/3 O 2 electrode composites are used in solid state batteries with high reversible capacity. Li 4Ti 5O 12-electrolyte-conductive assistant three-phase interface construction, the use of Li 4Ti 5O 12-electrolyte, porous material preparation, electrolyte impregnation As a result, Li 4Ti 5O 12 electrode composites can be used in all solid state batteries. Add water, solvent, Na3SbS4, electrolyte, solution state, liquid phase synthesis, etc. The increase of conductivity refers to the partial substitution of Na3-xSb1-xWxS4 electrolyte and the introduction of Na3-xSb1-xWxS4 electrolyte. The results show that the electrolyte with x = 0.12 has the highest conductivity (4.2×10-3 S cm-1) among the conductive sulfide electrolytes synthesized in liquid phase.