2020 Fiscal Year Annual Research Report
Control of interface structure and optimization of ionic conductivity for lithium ion batteries with high capacities
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19H02609
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| Research Institution | Kindai University |
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Principal Investigator |
春田 正和 近畿大学, 産業理工学部, 准教授 (90580605)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | リチウムイオン電池 / 蓄電池 / シリコン負極 / イオン伝導 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
電気自動車用の車載用、電力系統接続の定置用などの大型リチウムイオン電池のニーズが高まっており、大容量シリコン負極の実用化を目指す。シリコン負極上に電解液分解を防ぐような被膜を人工的に形成し、寿命特性を向上させることを目的としている。2019年度は有機系被膜の効果について調べており、本年度は無系被膜に着目するとともに、シリコン負極の全固体電池への応用にも取り組んだ。
所属変更のため、本年度の前半は実験設備の移動を行い、研究環境の立ち上げに時間を要した。しかし、シリコン負極薄膜を作製するためのスパッタ装置を立ち上げ、また同時にグローブボックスなどの環境整備を行い、リチウムイオン電池を作製し、特性評価するまでの一連の実験ができるようになった。
シリコン負極上に被膜を形成するためのスパッタおよび加熱蒸着の環境を整え、被膜材料の検討を行った。電極界面状態の制御のため、現在成膜装置に改良を加えているところである。
固体電解質（Li7La3Zr2O12, LLZ）上にシリコン負極を形成し、対極をリチウム金属としたハーフセルの充放電動作を確認したところ、電解液を用いた場合よりも寿命特性が優れていた。純シリコン負極に加えて、スパッタ製膜時のプロセスガスの流量を制御することにより、一部酸化した(SiOx)組成の負極も固体電解質上に形成した。酸素量(x)の増加に伴いSiOx負極の寿命特性が向上することが分かったが、更なる寿命特性の向上、および界面抵抗の低減のためバッファー層の導入を検討している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
所属変更に伴う実験環境の変化により、一部研究計画を変更したものの、これまでの研究成果を生かして全固体電池への応用を目指したシリコン負極の作製などに取り組むことが出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに続き、電解液分解を抑制し、シリコン負極の寿命特性を向上させるための人工被膜の形成に取り組むとともに、シリコン負極の全固体電池への応用に向けたシリコン負極／固体電解質界面のイオン伝導特性向上にも取り組む。シリコン負極／固体電解質界面へのバッファー層の導入を試み、イオン伝導性および寿命特性の向上を図る。
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