| 研究課題/領域番号 |
20H02451
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26030:複合材料および界面関連
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
小澤 隆弘 大阪大学, 接合科学研究所, 助教 (40734158)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2021年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
2020年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
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| キーワード | 水蒸気 / 固体電解質 / ナノ粒子 / 結晶化 / 多孔質粒子 / 微構造制御 / 粒成長 / 全固体電池 / 電極活物質 / 界面接合 / 正極活物質 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では，電極活物質と固体電解質の微粒子が混合，積層されたバルク型全固体電池において，その微粒子間での良好な固固界面接合を水蒸気焼成で実現する。酸化物表面での水酸基形成と脱水縮合反応を誘起させる水蒸気に着目し，界面での酸素を介した結合形成を狙う。本研究では正極に焦点を当て，活物質－固体電解質が均質に分散して造粒されたコンポジット電極粒子や電極・電解質層内における接合界面評価，ならびに電極特性評価を行い，バルク型全固体電池の実用化の加速に貢献する。
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| 研究成果の概要 |
酸化物表面での水蒸気作用に着目し、リチウムイオン二次電池の電極活物質と酸化物系固体電解質の固固界面接合を水蒸気焼成で実現することを目的とした。その結果、粒子間接合の促進により高容量酸化物負極の迷路状多孔質化に成功するとともに、その内部に導電性カーボンナノ粒子を挿入することでサイクル性能が向上した。また、水蒸気加熱により正極活物質表面では構造変化が起こることを見出した。さらに、酸化物系固体電解質の超微粒子化を達成し、その再結晶化が水蒸気加熱で促進された。電極活物質と酸化物系固体電解質ナノ粒子とを複合化させたコンポジット電極を作製し、全固体ハーフセルにおいて作動することを確認した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
固体微粒子どうしの低温接合が水蒸気加熱プロセスで実現したことは、無機材料科学分野における新たな接合手法として期待され、その適用範囲の拡張が想定される。また、コンポジット電極の作製において、電極活物質と固体電解質との低温接合から界面での異相形成は抑制されると考えられる。水蒸気加熱プロセスは汎用的な技術であるため、バルク型全固体電池の実用化の加速に寄与できると考えられる。
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