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多原子陰イオンに着目した錯体型水素化物の水素貯蔵およびイオン伝導機能の向上

以多原子阴离子为中心改善络合型氢化物的储氢和离子传导功能

基本信息

批准号：
18H01738
负责人：
李海文
金额：
$ 11.07万
依托单位：
Kyushu University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-01 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18H01738/
关键词：
イオン伝導水素化物水素貯蔵

项目摘要

今年度では、固体電解質としてLiBH4を用いて、約40nmの均一な厚さを有するBiナノシート（Bi-NS）をアノードにして、対極としてLi金属を用いた全固体電池特性を詳しく評価解析した。作製された全固体電池において、0.01～3.0 Vの電位範囲で、250 mA/gの電流密度で、Bi-NS電極の初回放電-充電電圧プロファイルから、約519 mAh/gの放電容量と562 mAh/gの充電容量を得た。理論放電容量よりやや大きい値が得られたことは、2.5～3.0Vの電位窓でLiBH4電解質の部分分解に起因すると考えられる。この影響を避けるべく、カットオフ電圧を3.0Vから2.0Vに調整した。初回の放電曲線から、約0.78と0.72 Vで、LiBiとLi3Bi合金のそれぞれの形成に起因する2つのプラトーが観察された。また、それぞれ約603と503 mAh/gの高い放電容量と充電容量が得られ、初期クーロン効率は80％であることがわかった。この高いクーロン効率は、Bi-NSとLiBH4の間に安定した界面の形成に起因すると考えられる。約0.75 Vの放電プラトーと約0.85 Vの充電プラトーは、可逆的なLi-Bi合金化/脱合金化反応に起因すると考えられる。0.01～2.0 Vの電圧範囲内でのBi-NSアノードのCV曲線から、初回サイクルにおいて、LiBiとLi3Bi合金の形成に起因するピークがそれぞれ約0.80Vと0.70Vで観察された。また、脱合金化に関して、約0.85 Vの電位で1つのピークしか観察されないことから、非常に近い電位範囲でLiBiとLi3Bi合金の超高速酸化反応が進行したと示唆される。

This year, solid electrolyte and LiBH4 are used in the middle, uniform thickness of about 40nm, Bi (Bi-NS) is used in the middle, and Li metal is used in the middle. The characteristics of all-solid battery are evaluated in detail. The battery was manufactured with a potential range of 0.01~3.0 V, a current density of 250 mA/g, a discharge capacity of about 519 mAh/g and a charge capacity of about 562 mAh/g. The theoretical capacity of LiBH4 electrolyte can be determined by the potential of 2.5~3.0V. This effect can be avoided by adjusting the voltage from 3.0V to 2.0V. The initial voltage curve is about 0.78 V and 0.72 V, and the formation of LiBi and Li3Bi alloys is due to the observation of the two factors. The charge capacity is about 603 mAh/g, and the initial charge rate is 80%. The high efficiency of the Bi-NS/LiBH4 interface is the main reason for the formation of the stable interface. About 0.75 V Li-Bi alloy/de-alloy reaction causes of reversible Li-Bi alloy/de-alloy reaction The CV curve of Bi-NS alloy in the voltage range of 0.01~ 2.0V, the initial return voltage, the formation cause of LiBi and Li3Bi alloy, and the voltage range of 0.80V ~ 0.70V were observed. The ultra-high-speed acidification reaction of LiBi and Li3Bi alloy is carried out at a potential of about 0.85 V and a very near potential range.