2021 Fiscal Year Annual Research Report
Si薄膜モデル電極を用いる固/固界面イオン移動に関する研究
Publicly Offered Research
Project Area | Science on Interfacial Ion Dynamics for Solid State Ionics Devices |
Project/Area Number |
20H05299
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Research Institution | Doshisha University |
Principal Investigator |
土井 貴之 同志社大学, 理工学部, 教授 (30404007)
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Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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Keywords | 蓄電固体界面 / 全固体電池 / シリコン負極 / リチウムイオン / 固体電解質界面相 |
Outline of Annual Research Achievements |
シリコン(Si)負極は従来の黒鉛負極に比べて10倍以上の高い理論容量を有するため次世代リチウムイオン電池用負極活物質として注目されている。また、純Siよりも亜酸化シリコン(SiOx)の方が充放電サイクル性能が優れていることが報告されている。SiOx負極に適合する酸化物系固体電解質は少なく、ガーネット型Li7La3Zr2O12(LLZ)が最も有望と考えられており、特にTaをドープしたLLZ(LLZT)のイオン伝導度が高いことが知られている。そこで、本研究では全固体二次電池の蓄電性能向上を目指してSiOx負極に注目し、モデル負極材料としてアモルファスSiOx薄膜を用いて、SiOx薄膜負極/LLZT固体電解質界面を形成し、SiOx組成が充放電サイクル性能および界面抵抗に与える影響を明らかにした。SiOx薄膜を高周波マグネトロンスパッタリング法により成膜し、酸素分圧などの成膜条件を変えることにより薄膜組成をコントロールした。表面が平滑なLLZT固体電解質を作製して、SiOx薄膜負極/LLZT固体電解質/リチウム金属電極セルを形成することにより界面抵抗を定量的に解析することができた。また、SiOx薄膜負極とLLZT固体電解質の間に固体電解質界面相を導入することにより蓄電性能向上が可能であることを実証した。具体的には、得られたSiOx薄膜を濃厚電解液中で充放電してSiOx薄膜上に固体電解質界面相を形成し、これをLLZT固体電解質と張り合わせてSiOx薄膜負極/固体電解質界面相/LLZT固体電解質/リチウム金属電極セルを形成して充放電性能を向上させることができた。
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Research Progress Status |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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Strategy for Future Research Activity |
令和3年度が最終年度であるため、記入しない。
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