イオン導電性固体を用いた固体電気化学素子の研究

使用离子导电固体的固态电化学装置的研究

基本信息

批准号：
04650728
负责人：
山本治
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Mie University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for General Scientific Research (C)
财政年份：
1992
资助国家：
日本
起止时间：
1992 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

1.フッ化物イオン導電性固体電解質を用いたHFガスセンサーの開発: KFをドープしたβ-PbF_2は25℃で10^<-5>オーダーの高いF^-イオン導電性を示す。この材料を電解質とし常温作動のHFガスセンサーとしての機能を検討した。被験ガス濃度の定量には限界電流密度を測定する方式を採用した。1ppm以下のHFガスを供給し濃度と電流値の相関性を調べた結果、限界電流値とHF濃度とは比例関係にあることが確認されセンサーとして定量性よく機能することが示された。またセルのガス導入口の大きさを調整するとより低い電解電圧で限界電流を得ることが出来た。2.安定化ジルコニアを用いた酸素ガスセンサーの開発: 一般の酸素ガスセンサーは電極にPtを用いているが高温で長時間使用するとPt粒子が焼結し三相界面が減少するという問題を有している。そこでPtとジルコニアの混合物を電極とし長期安定性の確保を試みた。試料は電解質(4YSZ)上にPt,4YSZの順序でスパッタリングする事により得た。生成膜の安定性についてPt単独電極と複合電極とを比較すると単独電極は400時間以上の焼成により電極特性が著しく低下するのに対しPt-4YSZ複合電極は全く特性変化が観察されなかった。これは先に述べたPt粒子の焼結による三相界面の減少が後者では抑制された為であることが電子顕微鏡観察からも確認された。3.リチウムイオン導電性固体電解質を用いた全固体リチウム二次電池の開発:本実験で用いた固体電解質Li_3PO_4-Li_2S-SiS_2は25℃において10^<-4>オーダーの導電率であった。正極にTiS_2,V_2O_5,LiCoO_2などの材料、負極にリチウムを組み合わせてコイン型セルを形成しその電極特性を測定した結果、電極特性は正極合剤の作製方法に大きく依存することが明らかになった。即ち正極活物質単独で電極とした場合はほとんど充放電が不可能であるが導電材及び電解質粉末を混合してやることにより飛躍的に充放電容量が大きくなることがわかった。

1. 使用氟离子导电固体电解质开发HF气体传感器：KF掺杂的β-PbF_2在25℃时表现出高F^-离子电导率，约为10^<-5>。使用这种材料作为电解质，我们研究了其作为室温下工作的 HF 气体传感器的功能。采用测量临界电流密度的方法来量化测试气体的浓度。供给1ppm以下的HF气体，调查浓度与电流值的相关性，结果确认极限电流值与HF浓度之间存在比例关系，作为定量传感器发挥良好的功能。此外，通过调节电池进气口的大小，可以在较低的电解电压下获得极限电流。 2.使用稳定氧化锆的氧气传感器的开发：一般氧气传感器使用Pt作为电极，但是当长时间在高温下使用时，Pt颗粒会烧结并且三相界面减少。因此，我们试图通过使用铂和氧化锆的混合物作为电极来确保长期稳定性。样品是通过在电解质(4YSZ)上依次溅射Pt和4YSZ而获得的。比较单个Pt电极和复合电极所生产的薄膜的稳定性，在烧制超过400小时后，单个电极的电极性能显着恶化，而Pt-4YSZ复合电极的性能没有变化。还通过电子显微镜观察证实，这是因为在后者的情况下，由于上述Pt颗粒的烧结而引起的三相界面的减少被抑制。 3.采用锂离子导电固体电解质的全固态锂二次电池的开发：本实验使用的固体电解质Li_3PO_4-Li_2S-SiS_2在25℃时的电导率达到10^<-4>量级。通过将TiS_2、V_2O_5和LiCoO_2等材料组合为正极，锂为负极，形成纽扣型电池并测量电极特性，结果发现电极特性很大程度上取决于制造方法。制备正极混合物。即，发现当单独使用正极活性材料作为电极时，充电和放电几乎是不可能的，但是当导电材料和电解质粉末混合在一起时，可以显着增加充电和放电容量。