Preparation of sulfide polymer electrolytes suitable for the electrode/electrolyte interface of all-solid-state batteries

2019 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K21108
• Project/Area Number (Other): 18H05946 (2018)
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund (2019); Single-year Grants (2018)
• Review Section: 0401:Materials engineering, chemical engineering, and related fields
• Research Institution: Osaka Research Institute of Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Kato Atsutaka 地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 研究員 (40826161)
• Project Period (FY): 2018-08-24 – 2020-03-31
• Keywords: 硫化物固体電解質 / 電極電解質界面 / 全固体電池

Outline of Final Research Achievements

In this study, we are trying to create a novel solid electrolyte suitable for the electrode/electrolyte interface of all-solid-state batteries by giving a flexible structure with disulfide bonds to sulfide electrolytes. Sulfide polymers with chains of (-P-S-S-) bonds were synthesized by reacting Li2S-P2S5 solid electrolytes with I2 as a cross-linking reagent. The sulfide polymer can be applied to the binder for a composite electrode sheet with LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2. The all-solid-state battery using the composite electrode sheet exhibited 153 mAh/g of the first discharge capacity and a long cycle life during 200 cycles.

Free Research Field

無機材料化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

従来の固体電解質の開発は、異原子置換や新規結晶構造探索により行われてきた。固体電解質を多量体化するという発想は、本研究独自の材料探索アプローチである。また、合成した硫化物多量体は、イオン伝導性をもつバインダーとして全固体電池のシート化に利用できることがわかった。全固体電池は、携帯電話の小型電源用途から電気自動車の大型電源用途まで幅広く用いることができる次世代電池であり、シート化は、その全固体電池の量産化のための重要技術である。本研究で開発した材料のような効果をもつ固体電解質はこれまでになく、全固体電池の実用化に大きく貢献することが期待できる。