2005 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
| Project/Area Number |
15360014
|
|---|
| Research Institution | Hosei University |
|---|
Principal Investigator |
栗山 一男 法政大学, 工学部, 教授 (20125082)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
串田 一雅 大阪教育大学, 教育学部, 助手 (80372639)
|
|---|
| Keywords | 全固体型マイクロリチウム二次電池 / ゾル-ゲル薄膜 / シリコン基板 / ポーラスガラス電解質 / 原子間力顕微鏡 / リチウムマンガン酸化物 / リチウムガリウム窒化物 / リチウム三元化合物 |
|---|
| 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100x100μm^2全固体型リチウム二次電池の形成
シリコン基板にポリシリコン/窒化シリコン絶縁層を形成し、この絶縁層に100x100μm^2の二次電池埋め込み溝を作成した。この溝に正極材料LiMn_2O_4用ゾル-ゲル溶液をスピンコートし、加熱処理後、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LiP_2O_4を添加した固体電解質SiO_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を装着した。この全固体型マイクロ・リチウム二次電池を20〜100pAの充放電により4.3〜0V間の充放電特性を確認したが、微細化に伴う高抵抗化による放電時の急峻な電圧降下の改善が今後の新たな課題として残された。
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正極表面のナノスケール評価
シリコン基板に埋め込まれた正極材料LiMn_2O_4に直接負バイアスを印加し、正極材料中のリチウムイオン伝導と表面形状変化の相関を調べた。Pt/Ir被服AFMプローブに-5.5Vの電圧を印加したとき、急峻な電流増加が観測され、表面の粒界が徐々に大きくかつ平坦化する現象が観測された。この現象はリチウムイオンの表面拡散に伴うリチウム過剰なLi_<1+x>Mn_2O_4相が正極材料表面に形成され、Mn-e_g-O-2p電子の反発によるJahn-Teller相転移に起因すると解釈した。
3)新しい窒化物固体電解質及び関連物質の合成と物性評価
新しい窒化物固体電解質としてLi_3AlN_2及びLi_3GaN_2を合成し、4.0eVのバンドギャップを有することを光吸収法及び光音響分光法を用いて決定した。さらに、LiZnAs結晶を作成し、Raman散乱法を用いて各ボンドの結合様式を明らかにした。
|
Research Products
(3 results)
