2022 Fiscal Year Annual Research Report
界面ポテンシャル制御による高性能酸化物系全固体電池の実現
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21H01625
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
寺西 貴志 岡山大学, 環境生命自然科学学域, 准教授 (90598690)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中山 将伸 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10401530)
三村 憲一 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (20709555)
近藤 真矢 岡山大学, 自然科学学域, 助教 (20890205)
岸本 昭 岡山大学, 自然科学学域, 教授 (30211874)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | リチウムイオン電池 / 酸化物系全固体電池 / 界面制御層 / 界面抵抗 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，酸化物系全固体リチウムイオン電池(全固体LIB)における電極―電解質固体界面の電気化学ポテンシャルを変調させる「界面制御層」を介した新しい高速電荷移動モデルを提案することを目的とした．界面制御層として，有機電解液系リチウムイオン電池(液系LIB)で実績のある誘電体BaTiO3(BTO)を用いた．全固体電池構造としては，室温動作可能な，電解質(SE)に電極合材を塗布させて作製するSE支持型電池を最終的に採用した．正極にLiCoO2(LCO)，SEにガーネット型Li6.5La3Zr1.5Ta0.5O12(LLZT)基板を用いた．
全固体電池において界面制御層の効果を検証するためには，Liの電荷移動パスであるSE基板―界面制御層―電極活物質がお互い接しあう三相界面構造を作り出す必要があった．様々な正極合材担持方法を検討し，狙いとする三相界面構造の形成を目指した．具体的には，可塑剤であるLi3BO3(LBO)，正極活物質のLCO粒子，界面制御層のBTO粒子を混合，熱処理した合材電極を最初に検討した．しかし，LLZT基板と正極界面に可塑剤であるLBOが介在した状態となり，狙いとした三相界面を作り出すことができなかった．続いて，LBOを添加せずに，予めBTO粒子とLLZT粒子を複合化させ，それをLCO粒子と混合することで合材を得た．結果，狙いとした三相界面構造であることを確認した．しかし，上記いずれの正極合材においても，BTO担持による顕著な電池出力改善は見られなかった．今後は，空隙のない理想的な三相界面構造を作り出す必要がある．
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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
界面制御層の効果を抽出するためのSE基板―界面制御層―電極活物質が互いに接する三相界面構造を作製することができた．電池出力特性の改善は見られなかったが，今後，より空隙の少ない理想的な三相界面構造を形成させることで，特性改善を図る．
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は，空隙の少ないSE基板―界面制御層―電極活物質からなる三相界面構造の形成を図る．予めBTOナノ粒子を担持したLLZT基板上にPLD法によりLCO膜を成膜した粉末－薄膜ハイブリッド電池の作製を行う．
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