2020 年度研究成果報告書

電極-固体電解質相におけるイオン輸送と化学状態の同時その場解析

研究課題

PDF

研究課題/領域番号	18H02077
研究種目	基盤研究(B)
配分区分	補助金
応募区分	一般
審査区分	小区分36020:エネルギー関連化学
研究機関	国立研究開発法人物質・材料研究機構
研究代表者	増田卓也国立研究開発法人物質・材料研究機構, 先端材料解析研究拠点, グループリーダー (20466460)
研究期間 (年度)	2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード	その場観察 / オペランド / 全固体電池 / 固体電解質
研究成果の概要	電圧印加状態における全固体リチウムイオン電池の電極反応およびイオン輸送解析に利用可能な実験室型オペランドX線光電子分光測定システムを開発した。ガーネット型酸化物固体電解質LLZTシート上にシリコン薄膜およびリチウム薄膜を気相成長させた薄膜型全固体電池のモデルセルを作製して、シリコン薄膜電極への電気化学的リチウム脱挿入過程をその場・時分割観察した。主要な反応生成物はもとより、系内における不純物との副反応により生じる不可逆成分を同定して、反応メカニズムや不可逆容量の起源を解明した。
自由記述の分野	電気化学
研究成果の学術的意義や社会的意義	全固体電池は可燃性の有機電解液を不燃性の無機固体電解質に置き換えた安全性の高い電池であり、充放電サイクルを行ってもほとんど容量劣化が生じないことから次世代蓄電池として広範な利用が期待されている。高容量化、長寿命化はもとより、長期利用時の安全性を担保するためには反応メカニズムの解明が不可欠である。本研究において、全固体電池の電極反応やイオン輸送といった性能の背景となる多様な物理化学現象を実験室において観察することが可能となった。新たに生まれた材料の本質的な特性や電池材料としての潜在能力をいち早く見究め、社会実装に結び付けるための指針創出につながっていくことが期待される。