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光だけで充電可能な蓄電池開発に向けたモデル薄膜電池における光イオン脱離現象の解明

阐明模型薄膜电池中的光离子解吸现象，用于开发仅用光充电的蓄电池

基本信息

批准号：
22KJ1299
负责人：
吉本将隆
金额：
$ 1.09万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

令和4年度は，(1)積層型の全固体光蓄電池の作製，(2)光電気化学測定による特性評価，(3)Operando X線回折法を用いた光充電中におけるLixTiO2電極の結晶構造変化測定，という3つの研究に取り組んだ．(1)：物理蒸着法を用いて，LaSrAlO4(001)基板上に，集電体CaRuO3膜，光電極NbドープTiO2膜の順に積層した．X線回折測定，X線反射率測定から，エピタキシャル成長した光電極/集電体膜の合成を確認した．この上に，非晶質固体電解質Li3PO4膜，負極リチウム膜の順に積層することで，積層型の全固体光蓄電池を作製した．(2)：暗所充放電測定では，anatase型TiO2へのリチウム脱挿入に起因する電位平坦部が観測されたことから，電池の動作を確認した．カットオフ電圧に到達し，定電圧充電時の電流が落ち着いた後に光を照射することで，光充電を試みた．カットオフ電圧を2.5 V以上に保持した場合，光照射時に電流が観測された．光電流により得られた光充電容量に対し，放電容量はほぼ同じであることから，可逆的な光充電-放電を確認した．光照射により生成した正孔は，LixTiO2の遷移金属であるTiを3価から4価へと酸化し，その電荷補償としてリチウムが脱離した（光充電した）と考えられる．(3)：放射光施設SPring-8において，Operando X線回折測定によりLixTiO2電極の結晶構造変化をその場測定した．暗所充電時と比較して，光充電時のLixTiO2 004反射は，よりダイナミックな変化を観測した．これより，光を駆動力としてリチウムが脱離していることを実証した．

In the fourth year of this year,(1) the fabrication of multilayer all-solid-state photovoltaic batteries,(2) the evaluation of photoelectrochemical characteristics,(3) the determination of crystal structure of LixTiO2 electrodes in photocharging by Operando X-ray reflection method, and (3) the study of composition. (1): Physical evaporation method was used to determine the synthesis of current collector CaRuO3 film and photoelectrode Nb/TiO2 film on LaSrAlO4 (001) substrate. X-ray reflection measurement and X-ray reflectance measurement were used to determine the synthesis of photoelectrode/current collector film. In this regard, amorphous solid electrolyte Li3PO4 film, electrode layer film in the order of lamination, laminated type all-solid-state photovoltaic battery is manufactured. (2)The measurement of the dark charge state confirms the operation of the battery due to the potential flatness of the anatase-type TiO2. When the voltage reaches a certain value, the current falls and the light falls. When the voltage is above 2.5 V, the current is measured when the light is irradiated. Photocurrent is obtained by photocharging capacity. Light irradiation produces positive holes in LixTiO2, and the transfer of Ti from Ti to TiO2 causes charge compensation. (3): X-ray diffraction measurement of crystal structure of LixTiO2 electrode. LixTiO2 004 reflection during dark charging is compared with LixTiO2 004 reflection during light charging. This is the first time I've ever seen a woman who's been in a relationship with someone else.