データ駆動科学の導入による「5 V」以上で超高速充放電可能な次世代Li電池の創製

2020 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19K15672
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分36020:エネルギー関連化学
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 中山 亮 東京工業大学, 物質理工学院, 研究員 (20833974)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 全固体Li電池 / 5V級正極 / エピタキシャル薄膜 / ベイズ推定 / ベイズ最適化

研究成果の概要

5 V以上で高速充放電できる全固体Li電池の開発は急務である。ここで、申請者は「5 V以上での電池反応の律速過程の特定」がそのための一つの突破口になると考えた。本研究ではエピタキシャル薄膜を用いた薄膜モデル電池を作製し、ベイズ推定といった情報科学の技術を活用することで、5 V以上の充放電における律速過程を明らかにすることを目的として、以下の3つの研究を行った。①ベイズ推定を活用したインピーダンススペクトル解析手法の開発、②材料研究に向けたベイズ最適化のハイパーパラメータ最適化、③5 V級正極材料LiCo0.5Mn1.5O4のエピタキシャル薄膜を用いた全固体Li電池の作製と評価

自由記述の分野

固体化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究で開発したベイズ推定を用いたデータ解析手法は、全固体Li電池のみならず、様々な電気化学素子の解析への展開が期待される。また、材料研究に適したベイズ最適化のハイパーパラメータ探索に関する研究は、電池材料はもちろん、様々な新規機能性材料の開発を促進させると考えている。最後に、本研究で作製した電池素子を用いた研究により、5 V以上での電池反応における律速過程は固体電解質/正極における非常に大きな界面抵抗であることが示唆された。今後、固体電解質/正極界面への干渉層導入により、5 V以上の高速充放電の実現が期待できる。