2020 Fiscal Year Annual Research Report
A research field of all-solid-state Li batteries with complex hydride electrolytes opened by epitaxial film approach
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18H01727
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| Research Institution | Shibaura Institute of Technology |
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Principal Investigator |
大口 裕之 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (40570908)
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2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 錯体水素化物 / 固体電解質 / 薄膜 / 全固体電池 / 界面 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本申請研究では、錯体水素化物Li(BH4)1-xIxを固体電解質とする全固体Li電池の研究開発を促すために、薄膜を用いた電池界面調査を目指している。そして昨年度までに、赤外堆積法によってLi(BH4)1-xIx薄膜合成を再現性良く行える条件を確立している。ただし、薄膜の表面が数百nm程度の凹凸を持つことと、不純物が高濃度に混入していることが、正確な界面調査を実施するための障害となっていた。
そこで本年度は、原料加熱用赤外レーザーを非収光化し、原料への赤外吸収材添加量を減少させて、平坦かつ不純物混入のないLi(BH4)1-xIx薄膜の合成に取り組んだ。
赤外レーザーを非収光化すると原料加熱が安定的に進むようになり薄膜平坦性が改善した。従来の赤外レーザーを収光して行う成膜では、照射面積当たりのエネルギー密度が高く原料加熱が激しく進むため、ガスが爆圧的に発生し、それによって原料の一部が大きな塊のままガスに噴き上げられていた。そして、この塊が基板に到達して、直径が数百nm以上にも及ぶ大きなドームが薄膜表面の三分の一程度を覆ってしまい、凹凸が生じていた。そこで赤外レーザーを非収光とし、入射エネルギー密度を十分の一程度に低下させたところ、レーザー収光時には視認できた原料表面の爆発的反応が消滅した。また光学顕微鏡観察ではドームは全く見られなかった。
原料への赤外吸収材添加量を減少させたところ、薄膜への吸収剤混入量も減少した。そして、吸収剤添加量を従来比で十分の一以下に抑えたところ、ラマン分光マッピング等で観察する限りでは吸収剤混入が検出されなくなった。
以上、昨年度の研究成果により界面研究にふさわしいLi(BH4)1-xIx薄膜電解質が得られた。現在LiCoO2などの正極薄膜とLi(BH4)1-xIx薄膜の界面を作製して界面現象の調査を実施中である。
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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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