2023 年度研究成果報告書

高リチウムイオン伝導性ガラスファイバ/固体電解質複合体の創製と極薄シート化

研究課題

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研究課題/領域番号	21K18824
研究種目	挑戦的研究(萌芽)
配分区分	基金
審査区分	中区分26:材料工学およびその関連分野
研究機関	豊橋技術科学大学
研究代表者	松田厚範豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70295723)
研究期間 (年度)	2021-07-09 – 2024-03-31
キーワード	全固体電池 / 固体電解質 / リチウムイオン / ガラスファイバ / 極薄シート / Li7P2S8I / Li7P3S11 / 電気化学安定性
研究成果の概要	液相加振法を用いて、Li7P2S8I（LPSI）電解質にガラスファイバを添加した膜厚40～50μmのシートを作製し、熱処理温度の最適化を行った。その結果、室温導電率0.47 mS/cmが得られた。次に、LPSIよりも導電率の高いLi7P3S11/ SiO2ファイバ電解質シートの作製に取組んだ。その結果、室温で0.94mS/cmの非常に高い導電率が達成された。正極活物質にNi1/3Mn1/3Co1/3O2、セパレーターに熱処理温度150 oCで作製したLPSI/SiO2ファイバ電解質シート、負極活物質にグラファイトを用いて、全固体電池を試作し、優れた電池動作を初めて確認した。
自由記述の分野	機能性無機材料科学
研究成果の学術的意義や社会的意義	液相から調製したガラスファイバ/硫化物系固体電解質複合体が絶縁性のガラスファイバを含むにもかかわらず、非常に高いリチウムイオン伝導性を示という興味深い知見を得た。これに基づいて、界面構造解析と高伝導性・極薄電解質膜創製を行い、全固体電池に応用することで研究のブレークスルーをもたらすことができる。本手法によって作製した電解質シートは高い伝導性を示し、これを用いて構築した全固体リチウム電池は、優れた充放電特性を示した。以上の成果は、全固体電池の研究開発分野に貢献するものである。