2010 Fiscal Year Annual Research Report
全固体電池の実用化に向けた高イオン伝導性ガラスセラミックスの創製
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21246098
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| Research Institution | Osaka Prefecture University |
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Principal Investigator |
辰巳砂 昌弘 大阪府立大学, 工学研究科, 教授 (50137238)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
忠永 清治 大阪府立大学, 工学研究科, 准教授 (90244657)
林 晃敏 大阪府立大学, 工学研究科, 助教 (10364027)
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| Keywords | 固体電解質 / 硫化物電解質 / ガラス / ガラスセラミックス / 全固体電池 / リチウム電池 / リチウムイオン / イオン伝導 |
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| Research Abstract |
硫化物ガラスセラミックスの導電率向上を目的として、今年度は母ガラスの合成条件の最適化や組成探索に取り組んだ。メカノケミカル法を用いた70Li_2S・30P_2S_5(mol%)ガラスを作製する際の反応容器の材質、ボール径、台盤回転数を選択することによって、融液急冷ガラスに類似した熱分析曲線を与えるガラスを作製することが可能となった。得られたガラスを360℃で熱処理し、Li_7P_3S_<11>相を析出させることによって、二成分系としては最大の5.4×10^<-3> S cm^<-1>の高い室温導電率を示すガラスセラミックスを得ることに成功した。またこの組成の融液から、初晶としてLi_7P_3_S<11>相が析出することを確認し、この相が高温安定相であると結論づけた。また70Li_2S・30P_2S_5組成中のPの一部をGeに置換した組成では導電率に大きな違いがみられないのに対して、この組成にGeS_2を2mol%添加した場合には、ガラスセラミックスの導電率が若干向上することがわかった。
また昨年までの検討から、75Li_2S・25P_2S_5ガラスが大気中において比較的安定な電解質であることがわかっている。より一層の安定性向上を目的として、硫化物ガラスと硫化水素吸着剤の複合化を試みた。吸着剤として機能する金属酸化物としては、硫化水素との反応によって金属硫化物を生成する際の自由エネルギー変化が負となるFe_2O_3、 ZnO、 Bi_2O_3を選択した。ボールミルを用いた複合化の結果、ガラスに比べて大気中におけるH_2Sの発生量を大きく低減できることがわかった。複合化による安定化の効果はBi_2O_3>ZnO>Fe_2O_3の順番となり、これは自由エネルギー変化の絶対値の順番と一致することがわかった。また、硫化水素吸着剤の添加量が10mol%以下の組成では、電解質の導電率の顕著な低下が見られないことを確認した。
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