2020 Fiscal Year Annual Research Report
Design of solid interface for all-solid-state sodium batteries with oxide solid electrolytes
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18H01713
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
林 晃敏 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10364027)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 固体電解質 / 酸化物 / 界面制御 / 全固体ナトリウム電池 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
硫化物電解質として、高い導電率と安全性に優れるNa3SbS4の特性向上に向けて、Na2.88Sb0.88W0.12S4中の硫黄の一部を酸素で置換したNa2.88Sb0.88W0.12S4-xOxを作製した。交流インピーダンス法により、室温における導電率を算出したところ、酸素置換によって減少するもののx=0.3組成までは10－3 S cm－1以上の高い値を示した。またサイクリックボルタンメトリーの結果、酸素置換によって、Naに対する耐還元性が向上することがわかった。導電率と化学的・電気化学的安定性に優れる硫化物電解質としての応用が期待できる。
NASICONと組み合わせる高成形性電解質として、低融性酸化物ガラスの組成探索も行った。Na3BO3へNa2CO3 やNaIなどの種々のナトリウム塩を添加したガラス電解質を、遊星型ボールミルを用いたメカノケミカル法により作製した。得られたガラスは室温プレス成形のみで緻密化し、導電率評価が可能であった。Na3BO3ガラスの粉末成形体の導電率はNaI添加によって増加し、80Na3BO3・20NaI (mol%)組成のガラスの粉末成形体は25oCで4.9×10-8 S cm-1の導電率を示した。
昨年までに検討してきたNa3SbS4ベース電解質の水溶液合成手法を用いて、電極活物質との界面接合を試みた。活性炭に硫黄を熱含浸して得られたS-C活物質とNa3SbS4水溶液を混合した後、熱処理することによって硫黄電極複合体を作製した。これを正極に用いた全固体ナトリウム電池が室温で二次電池として作動し、50回の充放電を繰り返しても硫黄重量あたり1,500 mAh g-1の高容量を保持した。今後、Na3SbS4水溶液をNASICON酸化物電解質と組み合わせることによって、良好な界面接合を有する複合電解質が得られることが期待できる。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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