金属負極全固体電池電極界面のブラスト加工による高速充電化メカニズムの解明
| Project/Area Number |
22K14761
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 36020:Energy-related chemistry
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
兒玉 学 東京工業大学, 工学院, 助教 (90825879)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | リチウム金属負極全固体電池 / ブラスト加工 / リチウムデンドライト / 高速充電 / 全固体電池 / リチウム金属負極 / 酸化物系固体電解質 |
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| Outline of Research at the Start |
リチウム金属負極を用いた全固体電池は既存電池の10倍以上の容量を実現できるが，高速充電時に内部短絡する問題がある．これまでの研究からリチウム金属負極に接する固体電解質表面にブラスト加工を施すと，内部短絡を起こさずに充電できる充電速度を向上できることが明らかとなっている．ブラスト加工による界面装飾は既存の界面装飾手法と比較して，安価で高速に実現でき，量産実用化に適した手法である．しかしこの高速充電化メカニズムは未解明で，加工法の最適化によるさらなる高速充電化も期待できる．そこで本研究では，ブラスト加工による高速充電化メカニズムの解明と，加工条件の最適化によるさらなる高速充電化を実現する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
リチウム金属負極を用いた全固体電池は既存電池の10倍以上の容量を実現できるが，高速充電時に内部短絡する問題がある．これまでの研究からリチウム金属負極に接する固体電解質表面にブラスト加工を施すと，内部短絡を起こさずに充電できる充電速度を向上できることが明らかとなっている．ブラスト加工による界面装飾は既存の界面装飾手法と比較して，安価で高速に実現でき，量産実用化に適した手法である．しかしこの高速充電化メカニズムは未解明で，加工法の最適化によるさらなる高速充電化も期待できる．そこで本研究では，ブラスト加工による高速充電化メカニズムの解明と，加工条件の最適化によるさらなる高速充電化を実現する．
研究の実施の結果，ブラスト加工による高速充電化は1．破壊靱性の増加により亀裂の進展が抑制され，リチウムデンドライトの固体電解質内への析出進展が抑制されること，2．表面凹凸の発生によりLi金属に固体電解質が食い込むことで，界面接触が改善されることで界面抵抗が低減し，Liの析出反応が均一化することの2点により行われることが明らかとなった．また，既存の界面装飾手法と併用するとさらに高速充電化が実現できること，ブラスト加工を施した全固体電池の性能を最大限発揮するには最適な拘束圧の印加が必要であること，ブラスト加工に使用する砥粒サイズ・材質・吹付圧の最適化が電池性能の向上に必要であることが示された．
本研究成果について，査読付国際論文1件，国際学会発表3件，著書1件，国内学会発表6件を実施した．
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Report
(2 results)
Research Products
(12 results)
