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Development and thin film formation of highly Li-ion conductive glass fiber/solid electrolyte composites

高锂离子导电玻璃纤维/固体电解质复合材料的开发和薄膜形成

基本信息

批准号：
21K18824
负责人：
松田厚範
金额：
$ 4.08万
依托单位：
Toyohashi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

液相加振(Liquid-phase Shaking: LS)法は、有機溶媒中で出発原料をジルコニアボールと振とう処理することで硫化物系固体電解質を調製する方法である。このLS法による固体電解質合成の際に、電解質膜の補強材としてガラスファイバを添加してLi7P2S8I（LPSI）/ガラスファイバ複合体シートを調製したところ、絶縁物であるガラスファイバを添加しているにも関わらず得られた複合体がLPSI固体電解質と同等の非常に高い伝導性を示す現象を見出した。LPSI電解質にSiO2ファイバを添加した膜厚40～50μmのシートを作製し、熱処理温度の最適化を行った。その結果、150℃で熱処理したシートにおいて最も高い室温導電率が得られ、0.23 mS/cmとなった。脱溶媒とLiI結晶化低減が、高い導電率を達成するために重要因子であることがわかった。さらに、LPSIよりも導電率の高いLi7P3S11/ SiO2ファイバ電解質シートの作製に取組んだ。XRDの結果から、SiO2ファイバ添加による不純物相の生成は認められず、室温で0.8mS/cmの非常に高い導電率が達成された。さらに、Li7P3S11/ SiO2ファイバを添加することで、Li金属負極に対する安定性が向上する新しい知見を得た。一方、全固体電池の構築では、正極活物質にNi1/3Mn1/3Co1/3O2（NMC111）、セパレーターに熱処理温度150 oCで作製したLPSI/SiO2ファイバ電解質シートを用いて、全固体電池を試作し、電池動作を初めて確認した。充放電サイクルによる容量低下の原因調査と、さらにその特性向上に取組んだ。

Liquid phase and (Liquid - phase Shaking: LS) method は, organic solvent で発 raw material をジルコニアボールと vibration とう処 Richard することで sulfide is solid electrolyte を modulation する method である. この LS method による composite solid polymer electrolyte の interstate に reinforcement material, electrolyte membrane のとしてガラスファイバを add して Li7P2S8I (LPSI) / ガラスファイバ complex シートを modulation したところ, never try であるガラスファイバを add しているにも masato わらず have られた complex が LPSI solid electric The solvable quality is と equivalent <s:1> very に high 伝伝 conductivity を indicates す phenomena を are seen in たた. LPSI electrolyte に SiO2 ファイバを add した film thickness of 40 ~ 50 microns のシートを cropping し optimal temperature, thermal 処のを line った. その results, 150 ℃ heat で処 Richard したシートにおいても most high い room temperature conductivity がられ, 0.23 mS/cm となった. The crystallization of dessolvable とLiI reduces が and increases the <s:1> conductivity を, which is an important factor for achieving するために : であるとがわとがわとがわったったった. さらに, LPSI よりも conductivity high のい Li7P3S11 / SiO2 ファイバ electrolyte シートの cropping に take group んだ. XRD results のから, SiO2 ファイバ add による impurity phase の generated は recognize められず, room temperature で 0.8 mS/cm のにい very high conductivity が reached された. さらに, Li7P3S11 / SiO2 ファイバを add することで, Li metal anode にす seaborne る stability が upward する new しい knowledge をた. One party, the whole solid cells の have では, the anode material に Ni1/3 mn1/3 co1 / o2 (NMC111), 3 セパレーターに hot 処 reason temperature system of 150 oC でした LPSI/SiO2 ファイバ electrolyte シートを with いて, all the solid battery を try early し, battery action をめて confirm した. Investigation of the reasons for the low capacity <e:1> of the charge and discharge サさらにそによるによると and さらにそ <s:1> characteristics are taken from にんだ.