2019 Fiscal Year Annual Research Report
Systematic Study on Internal Phenomena of All-solid-state Rechargeable Battery using Silver-ion Marker
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19H02694
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| Research Institution | Ritsumeikan University |
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Principal Investigator |
折笠 有基 立命館大学, 生命科学部, 准教授 (20589733)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大石 昌嗣 徳島大学, 大学院社会産業理工学研究部(理工学域), 准教授 (30593587)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 全固体電池 / 電極 / 銀イオン / 反応機構 / イメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
全固体二次電池は、ポストリチウムイオン電池として期待されており、実用化に向けた開発が進んでいる。液体系と固体系の電解質を用いた電池ではイオンの拡散挙動が異なることが考えられるが、電池内のマクロなイオンの拡散挙動についての測定例は多くない。それは、全固体電池充放電中のイオン拡散経路は非常に複雑であり解析が容易ではないことや、一般的なキャリアーであるリチウムイオンが軽元素であり、直接的な観測が難しいことに起因する。そこで本研究では、全固体二次電池のモデルとして、重元素の銀イオンをキャリアーとし、吸収コントラストの高い、高エネルギーX線吸収イメージング法により、モデルセル動作中に電池内部のイオンの動的挙動を解析した。
全固体二次電池モデルセルの固体電解質には銀イオン伝導体Ag6I4WO4、正極活物質としてはTiTe2、負極には銀粉末を用いた。作製したモデルセルはのX線透過イメージング測定を実施した。充放電中の固体電解質中には顕著なイオン濃度分布は原理通り発生していないことを実証した。その一方で、充放電反応初期に正極合剤電極中において電極/電解質界面からの優先的な反応が確認された。これらより、全固体電池では電解質中の濃度変化が発生しない利点がある一方で、合剤電極中のイオンパスが全固体二次電池の電極厚みを制限する要因となることが示された。電位をステップさせた際の銀イオンの濃度変化を観察することで、合剤電極内における反応端の移動係数を求める技術を確立した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
次年度計画を一部前倒しして進めることができ、概ね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度はほぼ計画通りの研究が実施できている。当初の想定通り、本年度の計画を進める。
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