液相複合化による全固体Li二次電池での高容量正極反応の制御

液相复合控制全固态锂二次电池高容量正极反应

基本信息

批准号：
21K14716
负责人：
引間和浩
金额：
$ 3万
依托单位：
Toyohashi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では核成長法などの液相法により正極複合体を作製し、全固体電池での高容量の発現を目指している。2022年度は電子伝導性の低い正極活物質へ適用を見据えて、導電助剤を従来の短尺CNT(VGCF)から長尺CNTへ変更することを検討した。また、液相複合化を適用できる正極活物質材料の多様化を見据えて、Li2FeSO正極活物質に関する検討も進めた。2021年度までの検討として、前駆体溶液中で導電助剤VGCFを添加して、正極複合体（LiNi1/3Mn1/3Co1/3O2正極活物質/Li7P2S8I固体電解質/導電助剤VGCF）を作製することで、得られる放電容量が増加することを明らかにした。2022年度では、最適化した複合化方法を用いて、導電助剤無添加、長尺CNT 0.3 wt%添加、VGCF 0.3 wt%添加、VGCF 3 wt%添加した複合体を作製し電子伝導度を評価したところ、それぞれ1.92×10-6 S cm-1、1.48×10-2 S cm-1、2.18×10-6 S cm-1、2.31×10-2 S cm-1を示した。長尺CNTを用いた複合体では、VGCFに比べ1/10の添加量で同程度の電子伝導度が得られた。長尺CNTでは極微量でも正極層内に3D導電ネットワークが形成され、電子伝導度が大幅に向上したと考えられる。また、2021年度にアンチペロブスカイト型Li2FeSO正極活物質が、優れた全固体電池特性を示すことを明らかにした。2022年度では優れた電池特性に寄与するメカニズムの解析を進めた。インデンテーション試験より、Li2FeSOは硫化物系固体電解質に近い弾性率を示し、硫黄を含むことに由来する優れた力学物性を有することが分かった。また、断面SEM像より、高活物質充填率(90 wt%)においても、空隙が少なく緻密体を形成していることが分かった。また、EDSマッピング像より、活物質由来のFeの周りに固体電解質由来の成分であるClやPが分布し、イオン伝導パスを形成していることが明らかとなった。以上の断面微構造が、優れた全固体電池特性に寄与していると考えられた。

在这项研究中，使用液相方法（例如核生长）产生阳性电极复合物，并旨在在全稳态电池中产生高容量。在2022财年，我们考虑将电导率辅助从常规短长的CNT（VGCF）更改为长长的CNT，目的是将其应用于具有低电子电导率的正极电极活动材料。此外，为了使可以应用于液相复合材料的阳性电极活性材料多样化，我们还对LI2FESO阳性电极活性材料进行了研究。随着一项直到2021财年进行的研究，据揭示，通过在前体溶液中添加导电辅助VGCF，将增加产生的放电能力，以制造阳性电极复合材料（LINI1/3MN1/3CO1/3O2阳性电极活性材料/LI7P2S8I固体电解液/导电性Auxiary Auxiliary Auxiliary Auxiliary Auxiliary Auxily Auxily Auxily Auxiliary auxp. In 2022, the composites with no conductive aid added, 0.3 wt% of long CNT, 0.3 wt% of VGCF, and 3 wt% of VGCF were prepared using an optimized composite method, and the electron conductivity was evaluated, and the results showed that the composites were 1.92×10-6 S cm-1, 1.48×10-2 S cm-1, 2.18×10-6 S cm-1, and分别为2.31×10-2 S CM-1。在使用长CNT的复合物中，与VGCF相比，以1/10的添加量获得了相同的电子电导率。据信，在长CNT中，即使在正电极层内形成了一个3D导电网络，即使它非常小，并且电子电导率得到了极大的提高。此外，在2021年，据透露，抗渗透素型Li2feso阳性电极活动材料具有出色的全稳态电池特性。在2022财年，我们分析了有助于出色的电池特性的机制。压痕测试表明，LI2FESO表现出与基于硫化物的固体电解质相似的弹性模量，并且具有从其含有硫的事实中得出的出色的机械性能。此外，从横截面SEM图像中，发现即使以高活性材料填充速率（90 wt％），几乎没有空隙，并且形成了密集的身体。此外，从EDS映射图像中，可以揭示出源自固体电解质的组件的Cl和P分布在活性材料周围，形成一个离子传导路径。据认为，上述横截面微观结构有助于出色的全稳态电池特性。