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Research Results 研究成果

酸化物系全固体电池の低温焼结製造と繰り返し作动に成功

世界初 ?容量?低コストな全固体电池の実现に前进 2023.01.19
研究成果Technology

ポイント

  • 全固体电池の製造は「异种材料间の反応回避」と「緻密に焼き固める」ことの両?が课题
  • 材料组成を改良する事で、汎?的なセラミックプロセス?いて低温焼结を実现し课题克服
  • 作製した全固体电池は、従来よりも优れたサイクル特性を有することを确认

概要

 电気を贮蔵可能な?次电池には?容量??い安全性が益々要求されています。近年では、酸化物固体电解质を?いた全固体电池が、有毒ガスを発?しない??温で安定性を有することから注?されています。电解质には电池作动时にスムーズなイオン输送が望まれるため、緻密に构成する必要があります。酸化物系においては、緻密化には?温焼结が必要になりますが、异种材料间で意図しない反応が起こり电池性能を低下させます。そのため、低温焼结可能な电解质材料が望まれていました。
 九州?学?学院総合理?学府博?課程3年(兼 株式会社デンソー環境NS 開発部)の林 真??、九州?学?学院総合理?学研究院の渡邉 賢准教授、島ノ江 憲剛教授らの研究グループは酸化物固体電解質の1 種であるLi?La?Zr?O12(LLZ)において、焼結温度を750 ℃まで低温化(従来790 -1230℃)することに成功しました。実現には、焼結助剤とLLZ 中の添加元素間の反応で?成した液相とLLZ 粒?間で選択的に?成する液相の2つが重要な役割を果たすことを?出しました。開発した材料を?いて作製した電池は、40 サイクルに渡って充放電可能であり、既報のLLZ を?いた酸化物全固体電池より優れた容量維持率を?しました。汎?的なセラミックプロセスを?いて実現させたことにより、低コストで製造できることが期待されます。
 今后、焼结温度を维持したままイオン输送能?を上げることで?容量な电池実?化を?指します。
 本研究成果は英国王?科学会誌「Journal of Materials Chemistry A」に2023 年1 ?6 ?に掲載されました。

作製した全固体電池の充放電サイクル特性および正極層の拡?図750 ?C 焼結においても、緻密な正極層が構成できている。40サイクル充放電が可能であり、サイクル後も初期に対し92.8%の容量が維持されています。

用语解説

(※1) 電極材料
酸化还元反応を伴って电荷を蓄える物质。
(※2) イオン伝導度
Li+イオンなどの電荷担体の移動のしやすさで、S/cm の単位で表す。
(※3) ドープ
結晶の物性を変化させるために、結晶を構成する元素とは異なる元素を添加すること。LLZ においてはLi サイト、La サイト、Zr サイトの3 つのサイトへのドープが広く研究されている。
(※4) LiCoO?
リチウムイオン电池の正极に?いられる电极材料。

论文情报

掲載誌:Journal of Materials Chemistry A
タイトル:
著者名:Naohiro Hayashi, Ken Watanabe, Kengo Shimanoe
D O I :10.1039/D2TA07747G

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