全固体電池の高エネルギー密度化に向けたアモルファス遷移金属酸化物正極活物質の創製

创建非晶过渡金属氧化物正极活性材料以提高全固态电池的能量密度

• 批准号: 18J14547
• 负责人: 長尾 賢治
• 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: 2018
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2018-04-25 至 2020-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J14547/
• 关键词: バルク型全固体電池; 酸化物; アモルファス電極; 低融性酸化物

遷移金属酸化物及び低融性リチウム塩からなるアモルファス酸化物正極活物質の開発と、酸化物型全固体電池への応用及びその充放電機構の解析を行った。添加するリチウム塩としてLi2SO4やLi3PO4,Li3BO3,Li2CO3,LiNO3を検討し、イオン・電子伝導性及び成形性の評価を行った。その中でも、Li2SO4を用いた際、成形性とイオン伝導性が高いことがわかり、全固体電池において、最も高容量を示した。また、遷移金属酸化物として、以前までに検討してきたLiCoO2に加えて、Li2RuO3やLi(NiMnCo)O2(NMC)などを評価した。Ni含量の異なるNMCベースのアモルファス活物質を用いた場合、Ni含量の増大とともに、容量が増大し、最大で250 mAh g-1程度の高容量が得られた。一方で、活物質からの酸素ガス発生が原因で、サイクル特性向上には課題が残っている。またリチウム過剰系活物質であるLi2RuO3をベースとしたアモルファス正極活物質においては、270 mAh g-1の高容量と高サイクル特性を達成した。この高容量は従来のRuのカチオンレドックスに加え、可逆的に酸化物アニオンレドックス反応も進行したために得られていることをXPS,XANES測定を用いて見出した。今回、初めてバルク型全固体電池において、酸化物アニオンレドックスによる高容量発現を達成した。また、充放電時における構造変化をXRD及びTEMを用いて解析したところ、立方晶岩塩型構造とアモルファス構造を可逆的に変化することを見出した。また今回開発したLi2RuO3-Li2SO4系正極活物質を用いたリチウムイオン電池も同様に作製し、その充放電特性を評価したところ、350 mAh g-1の非常に高容量が得られることも分かっている。このように、アモルファス正極活物質は、魅力的な電極材料であることを見出すことができた。

Development of Acid Electrode Active Material, Application of Acid Type All-solid Battery and Analysis of Charge Mechanism of Acid Electrode Li2SO4, Li 3PO 4,Li3BO3,Li2CO3,LiNO3 are added to the list of materials to evaluate their electronic conductivity and formability. Li2SO4 is used in the battery, its formability and conductivity are high, and its capacity is high. In addition, Li2RuO3 and Li(NiMnCo) O 2 (NMC) were evaluated. When Ni content is different from NMC's, Ni content increases, capacity increases, and maximum capacity reaches 250 mAh g-1. On the one hand, the living substance is produced by the acid element, and the characteristics of the active substance are upward. The Li2RuO3 electrode active material has a high capacity of 270 mAh g-1 and high support characteristics. This high capacity, reversible, acidic compound can be detected by XPS and XANES. The high capacity development of the new type all-solid battery is achieved. The structure of the crystal is analyzed by XRD and TEM. Li2RuO3-Li2SO4-based electrode active material is used in battery preparation and evaluation of its charge characteristics, and its extremely high capacity of 350 mAh g-1 is obtained. The electrode active material is attractive. The electrode material is attractive.

项目成果

Mechanochemical Synthesis and Characterization of Li2O-B2O3 -SiO2 -P2O5 Glass Electrolytes with the Addition of Lithium Salts

添加锂盐的 Li2O-B2O3 -SiO2 -P2O5 玻璃电解质的机械化学合成及表征

• 发表时间: 2018
• 作者: 茂野 真成;長尾 賢治;作田 敦;林 晃敏;辰巳砂 昌弘
• 通讯作者: 辰巳砂 昌弘

Amorphous Ni-Rich Li(Ni1-x-yMnxCoy)O2-Li2SO4 Positive Electrode Materials for Bulk-Type All-Oxide Solid-State Batteries

• DOI: 10.1002/admi.201802016
• 发表时间: 2019-04-01
• 期刊: ADVANCED MATERIALS INTERFACES
• 影响因子: 5.4
• 作者: Nagao, Kenji;Sakuda, Atsushi;Tatsumisago, Masahiro
• 通讯作者: Tatsumisago, Masahiro

Bulk-type all-oxide solid-state batteries with amorphous LiNi1-x-yMnxCoyO2-Li2SO4 positive electrode active materials

非晶LiNi1-x-yMnxCoyO2-Li2SO4正极活性材料的体型全氧化物固态电池

• 发表时间: 2018
• 作者: 長尾 賢治;作田 敦;林 晃敏;塚崎 裕文;森 茂生;辰巳砂 昌弘
• 通讯作者: 辰巳砂 昌弘

Preparation of an Amorphous 80LiCoO₂·20Li₂SO₄ Thin Film Electrode by Pulsed Laser Deposition

脉冲激光沉积法制备非晶80LiCoO₂·20Li₂SO₄薄膜电极

• DOI: 10.5796/electrochemistry.18-00021
• 发表时间: 2018
• 期刊: Electrochemistry
• 影响因子: 2.5
• 作者: NISHIMURA Masaki;NAGAO Kenji;ITO Yusuke;DEGUCHI Minako;SAKUDA Atsushi;HAYASHI Akitoshi;TATSUMISAGO Masahiro
• 通讯作者: TATSUMISAGO Masahiro

NMC-Li2SO4系正極活物質のメカノケミカル合成と酸化物型全固体電池の構築

NMC-Li2SO4基正极活性材料的机械化学合成及氧化物型全固态电池的构建

• 发表时间: 2018
• 作者: 長尾 賢治;作田 敦;林 晃敏;塚崎 裕文;森 茂生;辰巳砂 昌弘
• 通讯作者: 辰巳砂 昌弘