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2020 年度 実績報告書

酸化物系全固体電池に適した微細構造の解明と設計

研究課題

研究課題/領域番号 16K06787
研究機関地方独立行政法人大阪産業技術研究所

研究代表者

高橋 雅也  地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 研究フェロー (90416363)

研究分担者 山本 真理  地方独立行政法人大阪産業技術研究所, 森之宮センター, 主任研究員 (20416332)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2021-03-31
キーワード全固体電池 / 酸化物固体電解質 / 緻密化
研究実績の概要

イオン伝導性の高い立方晶Li7La3Zr2O12(LLZO)を、融点、ガラス転移点の低い柔軟な高イオン伝導性酸化物(双ローラ超急冷装置で作製した60Li4SiO4・40Li3BO3ガラス;LBS)で被覆した複合体を作製し、300℃から1200℃で緻密化を図り界面抵抗への影響を調べた。断面観察、イオン伝導度の測定結果から、LBSはガラス転移点付近での焼成では緻密化せず、融点近傍の800℃付近で緻密化した。ガラス転移点付近の焼成によるガラス転移流動による緻密化への影響は確認できなかった。LBSの導入で通常の1200℃からの低温化は実現できたが、実用化のためには柔軟性や低温化が不十分で、より低温で柔軟になる固体電解質が必要であることが分かった。また、LLZOに複合化にLi3PS4ガラスを10wt%添加して複合化させたところ、一軸プレスだけで成型体は界面抵抗が著しく低下し、飛躍的に伝導度が改善された。また、イオン伝導度は、10-4Scm-1程度でLLZOが有効に活用できることが分かった。これは酸化物電解質の目標とする柔らかさは、Li3PS4と同等で十分であることを示している。
一方で、層状化合物は一般に滑り特性が良く、その滑り特性の活用を目的として、層状化合物をLLZOに被覆し、一軸プレスした。その結果、LLZOはプレス成型だけで緻密化した。プレスによりLLZO粒子の滑りが発生し、緻密化したと考えられる。層状化合物にイオン伝導性を付与するという、柔軟な酸化物系固体電解質に匹敵する固体電解質の開発指針を示すことができた。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2020

すべて 雑誌論文 (2件) (うち査読あり 2件) 学会発表 (4件) (うち国際学会 1件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Stable Cyclability Caused by Highly Dispersed Nanoporous Si Composite Anodes with Sulfide-based Solid Electrolyte2020

    • 著者名/発表者名
      Okuno Ryota、Yamamoto Mari、Kato Atsutaka、Takahashi Masanari
    • 雑誌名

      Journal of the Electrochemical Society

      巻: 167 ページ: 140522

    • DOI

      10.1149/1945-7111/abc3ff

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of volume variations under different compressive pressures on the performance and microstructure of all-solid-state batteries2020

    • 著者名/発表者名
      Mari Yamamoto, Yoshihiro Terauchi, Atsushi Sakuda, Atsutaka Kato, Masanari Takahashi
    • 雑誌名

      Journal of Power Sources

      巻: 473 ページ: 228595

    • 査読あり
  • [学会発表] Stable Cyclability Caused by Highly Dispersed Nanoporous Si Composite Anodes with Sulfide-based Solid Electrolyte2020

    • 著者名/発表者名
      奥野亮太・山本真理・加藤敦隆・高橋雅也
    • 学会等名
      239th ECS MEETING
    • 国際学会
  • [学会発表] Li3PS4固体電解質を出発とした硫化物多量体電解質の合成と評価2020

    • 著者名/発表者名
      加藤 敦隆、山本 真理、高橋 雅也、宇都野 太、樋口 弘幸
    • 学会等名
      第61回電池討論会
  • [学会発表] シート型全固体電池のバインダー応用に向けたLi2S-P2S5系硫化物多量体電解質の開発2020

    • 著者名/発表者名
      塩見 起章、加藤 敦隆、山本 真理、高橋 雅也、宇都野 太、樋口 弘幸
    • 学会等名
      第3回関西電気化学研究会
  • [学会発表] 硫化物系固体電解質を有するフルセルにおける活物質の体積変化と拘束圧の影響2020

    • 著者名/発表者名
      山本真理、寺内義洋、加藤敦隆、 高橋雅也
    • 学会等名
      日本セラミックス協会2020年年会
  • [図書] 全固体電池の界面抵抗低減と作製プロセス、評価技術2020

    • 著者名/発表者名
      高橋雅也、山本真理
    • 総ページ数
      490
    • 出版者
      技術情報協会
    • ISBN
      978-4-86104-780-0

URL: 

公開日: 2021-12-27  

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