2003 Fiscal Year Annual Research Report
シリコン基板埋め込みマイクロ二次電池内リチウムイオンの動的挙動のナノスケール評価
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15360014
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Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Hosei University |
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Principal Investigator |
栗山 一男 法政大学, 工学部, 教授 (20125082)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
串田 一雅 大阪教育大学, 教育学部, 助手
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| Keywords | 全固体型マイクロ・リチウム2次電池 / ゾル-ゲル薄膜成長 / シリコン基板 / ポーラスガラス電解質 / 原子間力顕微鏡 / リチウムコバルト酸化物 / ホッピング伝導 / リチウムマンガン酸化物 |
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| Research Abstract |
本年度は下記の3点について研究を実施した。
1)シリコン基板埋め込み100x200μm^2並列構造全固体型リチウム二次電池の形成
シリコン基板上に対電極として導電性多結晶シリコンを形成し、この上にSi_3N_4層を堆積した。正極材料LiMn_2O_4(あるいはLiCoO_2)を埋め込むための最大深さ2μm、幅100μm、長さ200μmの溝をドライエッチング法によりSi_3N_4層内に形成した。LiMn_2O_4用ゾル-ゲル溶液をスピンコーテイング法により溝に埋め込み、溝以外の部分を機械的研磨により除去した。正極材料上に多孔質構造を有する固体電解質Si_2-15%P_2O_5ガラスをスピンコーテイング法により形成し、さらにこの上にリチウム負極とその保護膜(アルミニウム)をそれぞれ真空蒸着法で形成し、全固体型マイクロ・リチウム二次電池を作成した。
2)導電性プローブを有する原子間力顕微鏡(AFM)を用いたバイアス電圧印加下のミクロン領域リチウム二次電池の充放電特性と電極表面のナノスケール評価
マイクロ二次電池負極上の5μm平方の範囲をPt/Ir被服AFMプローブに正負バイアスを印加しながら固体電解質中を拡散してくるリチウムイオンの動的挙動を測定した。充電時に負極に移動してくるリチウムイオンによりアルミニウム表面電極は最大30nmの隆起を示し、放電時にはもとの表面形状が再現した。
3)正極材料LiCoO_2の規則-不規則構造変態にともなう電気伝導機構の解明
層状岩塩(規則)及びスピネル様(不規則)構造を有するLiCoO_2の電気抵抗の温度依存性測定からMott型のホッピング伝導を観測し、不規則構造の比較的低いフェルミエネルギーにおける状態密度は不規則構造の高い結晶格子対称性から生じるCoのT_<2g>バンド-ナローイングに起因していることを明らかにした。
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Research Products
(1 results)
