| 研究課題/領域番号 |
18H01707
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| 研究機関 | 岡山大学 |
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研究代表者 |
寺西 貴志 岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (90598690)
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| 研究分担者 |
中山 将伸 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (10401530)
秋本 順二 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エレクトロニクス・製造領域, 首席研究員 (20356348)
岸本 昭 岡山大学, 自然科学研究科, 教授 (30211874)
安井 伸太郎 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 助教 (40616687)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | リチウムイオン電池 / 全固体電池 / 誘電体 / 界面電荷移動 |
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| 研究実績の概要 |
本研究は全固体リチウムイオン二次電池の活物質－固体電解質間に，誘電体分極界面を導入することで界面リチウム電荷移動を促進し，出力特性の向上を目指したものである．我々はこれまで，有機電解液系リチウムイオン電池において，誘電分極が活物質－電解液界面のLi電荷移動抵抗を著しく減少させることを実証してきたが，本知見を全固体電池に展開させたものである．昨年度までに，疑似全固体電池および硫化物系全固体電池において，BaTiO3(BTO)系誘電体界面がセル特性を一定程度改善させることが分かった．
今年度は，誘電体界面が界面電荷移動現象に与える効果について詳細な検証を行った．第一原理計算分子動力学(DFT-MD)シミュレーションにより，まずは液系電池における界面電気化学素反応の活性化エネルギー計算を行った．結果，誘電体界面と電解液溶媒の比誘電率が近い場合に，誘電体表面での吸着・拡散を介した高速電荷移動経路が存在することが明らかとなった．実際，種々の比誘電率を有する電解液を用いた電池試験などからも，上述の高速電荷移動メカニズムを支持する結果が得られた．今後は，DFT-MDシミュレーションを固体界面に適用し，全固体電池における誘電体界面の役割を検証していくとともに，固体界面における誘電体を介した高速電荷移動モデルを推定する．
続いて，酸化物系全固体電池においても誘電体界面の効果を検証したが，液系電池における最適条件にてBTOを導入したが，BTO界面による顕著な出力改善効果は確認できなかった．酸化物系全固体電池においては，電解質バルク抵抗が非常に高いことから，誘電体による界面電荷移動抵抗の減少効果が抽出できていないためと考えた．今後，界面電荷移動抵抗が律速となる電解質支持型のセルを作製し，誘電体界面の効果を検証する．
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| 現在までの達成度 (段落) |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| 今後の研究の推進方策 |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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