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エネルギー密度の向上と安全性の確保という相反する二つの要求を満たすことのできる電池として、無機系固体電解質を用いた全固体電池は非常に有望である。本研究は、不燃性の無機系固体電解質の特性を改善するとともに、高いエネルギー密度が期待できる電極材料の検討を行ない、以下の成果を得た。
(1)硫黄を正極材料とする全固体リチウム二次電池の試作
硫黄を全固体リチウム二次電池の正極材料として利用することを試み、硫黄が1000mAhg^<-1>以上の可逆容量を有する正極材料として機能することを見出した。さらに、銅を添加することにより電気化学反応の可逆性が向上すること、このとき添加した銅は硫黄をCuSなどの化合物を生成し、これらが触媒的に機能していることを明らかにした。さらに、銅シェブレル相(Cu_2Mo_6S_8)を触媒として用いることにより、アセチレンブラックなどの電子伝導材を正極合剤に添加することなく、硫黄を正極活物質として機能させることが可能であることを見出した。
(2)Li-Si-Ge系リチウム吸蔵合金の合成と全固体電池用負極材料特性
メカニカルミリング法によりLi-Si-Ge系合金を合成し、得られた合金が、従来知られている合金をは異なる結晶構造を持つ、新しい準安定相合金が生成することを見出した。さらにこの合金を、全固体リチウム電池の負極材料として用いた場合、600mAhg^<-1>以上の可逆容量を示すこと、この際、結晶構造はほとんど変化しないことを明らかにした。
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