研究課題
全固体リチウム二次電池の実用化に向けて、固体電解質内でのデンドライト成長メカニズムを解明することは非常に重要である。これまでに、多結晶性固体電解質において、デンドライトは主に粒界に沿って成長することが報告されている。一方、粒界を持たない非晶質固体電解質におけるデンドライト成長を観察した報告例は非常に少ない。そこで、本研究ではX線コンピューター断層撮影法(X線CT)を用いて、粒界を持たないAgI-Ag2O-P2O5ガラス固体電解質におけるデンドライト成長機構の解析を行った。AgI-Ag2O-P2O5ガラス固体電解質とAg箔電極(Ag)を用いてAg|AgI-Ag2O-P2O5|Agセルを作製し、セル電圧をモニターしながら定電流の印加とX線CT測定を繰り返し行った結果、デンドライト成長に伴ってセル電圧が低下することが確認された。得られたCT画像と電圧プロファイルを用いて電極間距離とセル電圧の関係を検討したところ、デンドライト成長過程においてそれらには線形の相関があることが明らかとなった。上述した二種のセルに異なる電流密度を印加した際に形成するデンドライトの形状を比較したところ、電流密度が高くなるにつれてデンドライトは枝分かれが多く、細い形状になることが確認された。その原因として、デンドライト先端における電流集中の影響は電流密度の高さに依存することが考えられる。また、デンドライトは電極に垂直な方向(セルの厚み方向)に単調に成長するのではなく、電極に平行な方向(セルの径方向)に反れるように成長する様子が確認された。これは、セルの厚み方向と比較して径方向の機械的強度が低いことが原因であると考えられる。
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (25件) (うち国際学会 15件、 招待講演 3件)
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