权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

負極集電体の結晶方位に着目した金属リチウム負極のデンドライト抑制

通过关注负极集流体的晶体取向来抑制金属锂负极中的枝晶

基本信息

批准号：
18J15378
负责人：
石川晃平
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Nagoya 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-18J15378/
关键词：
二次電池負極金属リチウム負極デンドライト成長結晶成長

项目摘要

これまでの研究では、多結晶および単結晶銅集電体を用い、金属リチウム負極の析出形状とそのサイクル特性が、集電体の結晶方位の影響をどのように受けるかを調べた。その結果、金属Li負極の析出形状はCuの結晶粒の方位によって大きく変化し、Cu(111), Cu(101), Cu(001)のような低指数では均一、高指数面では不均一となることが明らかとなった。この結果より、金属リチウム負極のサイクル特性向上には、Cu(111)単結晶銅集電体が最も高い効果を示すことが予想される。このような考えをもとに、二次電池として用いる場合と同様に定電流充放電実験を行い、そのサイクル特性、および電圧ヒステリシスを調査した。Cu(111), (101), (001)単結晶集電体を負極集電体として用い、電流密度0.5 mA/cm2, 充放電量0.5, 1.0, 2.0 mAh/cm2 の条件でそれぞれ20 サイクル定電流充放電を行った。充放電時の電圧変化を解析した結果、その過電圧に大きな方位依存性が観察され、Cu(101)で最も過電圧が高く、Cu(111)で最も低くなることが明らかとなった。この結果より、これまでの研究で得られた界面抵抗の方位依存性は、定電流充放電時にも存在することが明らかとなった。この結果は、これまでに得られているCu集電体の結晶方位と界面抵抗の関係と一致している。この結果は、負極集電体の結晶方位が定電流充放電における金属Liの析出・溶解過電圧に影響を及ぼすことを示しており、金属Li負極のサイクル特性を議論する場合は、電解液や添加物の種類だけでなく、負極集電体の結晶方位を考慮する必要があることを示している。

This study is aimed at adjusting the effect of polycrystalline and crystalline copper current collectors on the deposition shape, characteristics and crystal orientation of metal electrodes. As a result, the precipitation shape of metal Li electrode is different from that of Cu crystal grain orientation, Cu(111), Cu (101), Cu(001), Cu(111), Cu(001), Cu (111), Cu (111). As a result, the electrode characteristics of the metal electrode are upward, and the Cu(111) single crystalline copper current collector is the highest effect. For example, when the secondary battery is in use, it is necessary to investigate the characteristics of the battery and the voltage distribution. Cu(111), (101), (001) single crystal current collector electrode current collector, current density 0.5 mA/cm2, charge capacity 0.5, 1.0, 2.0 mAh/cm2 under the conditions of 20:1 constant current charge capacity. The analysis results show that Cu(101) has the highest overvoltage and Cu (111) has the lowest overvoltage. The results show that the orientation dependence of the interface resistance and the constant current charge exist. The results show that the crystal orientation of Cu current collector is consistent with the interfacial resistance. The results show that the crystal orientation of the electrode current collector affects the precipitation and dissolution of metal Li in the constant current charging state, and that it is necessary to consider the crystal orientation of the electrode current collector when discussing the characteristics of metal Li electrodes according to the types of electrolyte and additives.