2021 Fiscal Year Research-status Report
イオン伝導経路を電気化学的に形成する全固体電池用電極材料の探索
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21K05243
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
猪石 篤 九州大学, 先導物質化学研究所, 助教 (10713448)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 全固体電池 / ハロゲン化マグネシウム / その場形成固体電解質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまで、MgH2やMg(BH4)2を負極活物質とした全固体リチウムイオン電池において、電極合材中に固体電解質を含有させなくても充放電が可能なことを見出している。これらの活物質では、リチウムイオンを挿入することによって生成するLiHやLiBH4の存在によりイオン伝導経路が電気化学的に形成される。また、それが充放電で可逆的に生成、消失する。特にLiHの場合は高いイオン伝導性は示さないにも関わらず優れた電気化学特性を示すことが分かっており、イオン伝導のみが重要な因子ではないと考えられる。したがって、種々の電極活物質に関して電解質のその場形成を比較検討することで、電池抵抗を下げ利用率を向上させる要因を解明することができると考えられる。そこで本研究では、水素化物系以外での負極活物質について、電極合材中に固体電解質を必要としない系を探索した。
本研究ではまずハロゲン化マグネシウムに着目した。MgI2へリチウムイオンが挿入されるとMgとLiIの生成が予想される。LiIは比較的高いリチウムイオン伝導性を示すことが知られている。実際にLi金属負極、LiBH4固体電解質層と組み合わせ、MgI2と炭素のみからなる電極の充放電特性を評価した。電池は室温で圧粉成型することにより作製した。MgI2はMgH2の場合と同様に、固体電解質を含有しない電極を用いても過電圧の小さい良好な充放電曲線を示すことが明らかとなった。
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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
当初の計画通り、ハロゲン化マグネシウムを用いた充放電が実際に進行することを明らかにした。
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| Strategy for Future Research Activity |
種々のハロゲン化物を電極活物質とする全固体リチウム電池の作製を行う。また、自己生成した固体電解質についてXPS、XAS、TEM-EELSを用いた解析を行う。
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| Causes of Carryover |
物品費を既存の物で代用できたため、今年度の使用額は減少した。
一方で、次年度以降当初予定よりも人件費を増額することで研究加速が見込まれる。
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