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

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-04650728/
• 关键词: フッ化物イオン導電体; センサー; 安定化ジルコニア; 三相界面; リチウムイオン導電体; リチウム二次電池; フッ化物イオン導電体; センサー; 安定化ジルコニア; 三相界面; リチウムイオン導電体; リチウム二次電池

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液开发HF气体传感器：掺杂kf的β-PBF_2在25°C下以10^<-5>的速度表现出很高的F^ion电导率。使用该材料作为电解质，研究了其作为室温稳定的HF气体传感器的功能。采用了测量极限电流密度的方法来量化要测试的气体浓度。在提供1 ppm或以下的HF气体后，确认了浓度和电流值之间的相关性，并表明极限电流值和HF浓度是成比例的，并且它用作传感器的作用。此外，通过调节电池的气体入口的尺寸，可以在较低的电解电压下获得极限电流。 2。使用稳定锆石对氧气传感器的开发：一般的氧气传感器使用PT作为电极，但是如果在高温下长时间使用，则Pt颗粒烧结，三相界面会降低。因此，将PT和氧化锆的混合物用作确保长期稳定性的电极。通过按PT和4YSZ的顺序在电解质（4YSZ）上溅射来获得样品。当比较单独的PT电极和复合电极有关生产膜的稳定性时，当钙化超过400小时时，单电极的电极特性显着降低，而PT-4YSZ复合电极的特性没有变化。通过电子显微镜观察证实，这是因为在后一种情况下，由于上述Pt粒子的烧结而导致的三相界面的还原降低。 3。使用锂离子导电固体电解液开发所有固态锂二次电池：该实验中使用的固体电解质在25°C下为10^<-4>。通过将诸如TIS_2，V_2O_5和LICOO_2等材料组合在负电极中的材料，并测量细胞的电极特性中，形成了硬币形的细胞，并且揭示了电极特性在很大程度上取决于制备正极电极混合物的方法。也就是说，当阳性电极活性材料单独用作电极时，几乎不可能充电和放电，但是已经发现混合导电材料和电解质粉末会大大增加电荷和放电能力。