2015 Fiscal Year Annual Research Report
反跳粒子検出法を用いたリチウムイオン二次電池中のリチウム挙動のダイナミクス研究
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25420762
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| Research Institution | Meijo University |
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Principal Investigator |
土屋 文 名城大学, 理工学部, 准教授 (90302215)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
森田 健治 公益財団法人名古屋産業科学研究所, その他部局等, 研究員 (10023144)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | リチウムコバルト酸化物 / 全固体リチウムイオン二次電池 / リチウムイオン伝導 / 反跳粒子検出法 / その場測定 / 水素吸収 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度に作製したAu/LiCoO2/LATP/Ptの全固体リチウムイオン二次電池試料を1x10-7 Torr以下の真空装置内で、1～5 Aの各電流値において1分間の電流を流した後、9 MeVのO4+イオンプローブビームによるERD法を用いて、試料の片面(Au/LiCoO2/LATP)中に存在するHおよびLiの濃度分布の変化をその場で測定した。約0.76～8.40 mC/cm2の電流密度に対して、Au/LiCoO2界面側のLiCoO2中のLi濃度(x in LixCoO2)が約x=0.85～0.63まで減少することが判明した。この時に生じた電圧は約1.65～6.23 Vであった。これらの結果は、Li+イオンが電流を流すことでLiCoO2薄膜からLATP固体電解質側へ移動したことを示す。また、LiCoO2/LATP界面付近のLATP中のLi濃度も同様にLiCoO2薄膜中のLi濃度の減少に伴い減少することがわかった。LATP中のLi濃度の勾配は約25 nm程度であることから、LiCoO2/LATP界面に形成された空間電荷層の厚みは約25 nm程度であり、LiCoO2薄膜の厚さに大きく依存すると考えられる。さらに、試料内のH濃度が徐々に増加することもわかった。これは、真空からのH2Oの吸収あるいはバルク内からのHの偏析が、O4+イオンビームによる照射効果やLi+イオン伝導によって促進されたと考えられる。また、Li+イオン移動による初期の電流値は約0.76 mC/cm2の導入電流値の約3倍高い値であるが、導入電流値の増加とともに徐々に減少し、約8.40 mC/cm2の導入電流値においてはほぼ一致することがわかった。作製時およびイオン照射により吸収されたLiCoO2/LATP試料中のHは、Li+イオン伝導の初期において大きな影響を与えることが考えられる。
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