| 研究課題/領域番号 |
19K15667
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分36020:エネルギー関連化学
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| 研究機関 | 東北大学 |
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研究代表者 |
木村 勇太 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教 (60774081)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
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| キーワード | 電池材料の可視化 / 固体電解質 / 空間分布 / X線CT / 固体Liイオン伝導体 / リチウム析出 / 全固体リチウムイオン電池 / リチウム析出現象 / 界面制御 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
電解質に固体電解質を用いた二次電池である全固体リチウムイオン電池においても、負極にリチウム金属を用いると、通電時に粒界にリチウムが析出し、正極に達して短絡が生じる。これは、全固体リチウムイオン電池の実現・普及を目指す上で致命的な問題である。しかしながら、その発生メカニズムは「いつどのような条件で、リチウム析出が生じるのか？」といった具体的な予測を行えるほどには理解されていない。本研究では、微細加工技術を用いて解析が容易な表面形状を固体電解質に導入し、発生したリチウム析出をアコースティックエミッションを用いて局所的に観測することで、現象の本質を解明することを目指す。
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| 研究成果の概要 |
全固体リチウムイオン電池は、高い安全性、高容量・高出力化が期待できる、次世代型蓄電池の一つである。しかしながら、負極にリチウム金属を用いた場合、通電時に固体電解質の粒界にリチウムが析出し、正極に達して短絡が生じることが問題となっている。そのため、固体電解質におけるリチウム析出のメカニズムを理解し、それを予測・抑制する方法を確立することが必要である。本研究では、固体電解質におけるリチウム析出のメカニズムを理解することを目的とし、固体電解質内のリチウム析出を可視化しうる手法の開発を行った。それにより、全固体電池のリチウム析出挙動やそれに伴う微構造変化を捉えうる技術の開発に成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で開発した技術は、全固体電池の固体電解質におけるリチウム析出挙動を直接観察し、そのメカニズムを理解する上で、有用な手段の一つとなりうる。それに加え、本技術は、全固体電池をはじめとする様々な電気化学デバイス内の微構造および電気化学反応の分布の両方を、三次元的かつオペランドで分析することを可能とする。そのため、これらのデバイスの高性能化・長寿命化に貢献できる可能性がある。
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