2018 Fiscal Year Annual Research Report
Understanding the Charge-Discharge Processes for Alloy Negative Electrode Thin Films on Oxide Solid Electrolytes
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17H04894
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
本山 宗主 名古屋大学, 工学研究科, 講師 (30705752)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 走査型電子顕微鏡 / Au / Li / LiPON / その場観察 / 合金化反応 / 反射電子像 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
膜厚が30 nmのPt集電膜をリン酸リチウムオキシナイトライドガラス（LiPON）固体電解質上に成膜し、PtとLiの合金化過程およびその後のLiの析出反応を走査型電子顕微鏡（SEM）を用いてその場観察した。Pt/LiPON界面におけるLiの核生成数密度、核生成過電圧を解析し、集電膜がCuの場合と比較した。その結果、集電膜がPtの場合は、Cuの場合に比べ、Liの核生成数密度が増加し、また核生成過電圧が減少することが明らかとなった。
次に、膜厚が30 nmのAu集電膜をLiPON固体電解質上に成膜し、AuとLiの合金化過程をその場SEM観察した。その結果、LiとAuの合金化反応の過程をμmスケールで動的に観察できた。また、反射電子像の輝度値からAu終電膜の平均原子番号を計算し、合金化反応における原子番号の空間分布の時間変化をとらえることができた。その結果、AuとLiの合金化反応は非常に不均一に進行することがわかった。さらに、合金化反応終了後、Liの核生成後、一部の核がAu集電膜中に再溶解することが明らかとなった。
また、酸化物型全固体リチウム電池の固体電解質として実用化が期待されているTaドープしたLi7La3Zr2O12（LLZT）上のLiの析出溶解反応をその場SEM観察する実験を新たに始めた。LLZTの表面に膜厚が30 nmのCu集電膜を成膜し、Cu/LLZT界面で起こるLiの析出溶解反応をその場観察する。
2018年度は、査読付き国際誌へ論文を1報投稿し、受理された。また、国内学会での口頭発表3件（うち招待講演1件）、海外での国際学会で招待講演を1件行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
SiとLiの合金化反応の動的過程を反射電子像を用いてその場観察する予定であったが、SiとLiの原子番号が近いため、観察できるほどのコントラストが付かなかったため、当初の予定通り研究を進めることができなかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
集電膜材料をLiと原子番号が十分離れている重金属に特化して実験を進める。
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