硫化物系固体電解質を用いた全固体電池用高容量・高電位電極活物質の開発

使用硫化物固体电解质开发高容量、高电位全固态电池电极活性材料

基本信息

批准号：
18J11169
负责人：
藤井雄太
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度は、二種類の電極材料について評価した。一つ目は、前年度合成し、その反応機構の解明に取り組んできた、FeS2と低結晶性のP-Sの微粒子から構成される電極材料である。本年度は、その電子伝導性やLi+拡散係数を調べ、前年度得られた充放電特性との関係性について調べた。合成したFeS2とP-Sの微粒子から成る複合電極材料では、室温においては電子伝導性が充放電反応の律速となり、一方、80℃や100℃のような高温ではLi+の拡散が充放電反応の律速となっていることがわかった。二つ目は、これまで太陽電池の光吸収材料として研究されてきたペロブスカイト型有機-無機ハイブリッドハロゲン化鉛(HHP)である。特に、Li+が層間を挿入・脱離するインサーション反応を示す可能性のある二次元構造を有する系（2D-HHP）について、全固体電池用電極材料として評価した。2D-HHPを用いた全固体電池は、室温において充放電挙動を示し、HHPが全固体電池の電極材料として機能することがわかった。さらに、充放電特性を向上させるため100℃において充放電試験を行った結果、およそ250 mAh g-1の可逆容量を示すことが確認された。さらに、充放電時における2D-HHPの生成物を同定することで、その反応機構を調べた結果、インサーション反応、コンバージョン反応、合金化・脱合金化反応の三段階のプロセスで反応が進行することがわかった。以上の結果から、HHPが全固体電池用電極材料になり得ることを明らかにした。

今年，评估了两种类型的电极材料。第一个是由FES2和低结晶P-S细颗粒组成的电极材料，并一直在努力澄清反应机制。今年，我们研究了其电子电导率和LI+扩散系数，并研究了其与去年获得的电荷和放电特性的关系。在由合成的FES2和P-S细颗粒组成的复合电极材料中，发现在室温下，电子电导率是充电和放电反应的限制速率，而在高温和100°C的高温下，LI+扩散是充电和排放反应的速率速率速率。第二个是钙钛矿有机杂种铅卤化物（HHP），已被研究为太阳能电池的光吸收材料。特别是，具有二维结构（2D-HHP）的系统可能表现出插入反应，其中将LI+在层之间的LI+插入和解剖器作为所有固态电池的电极材料评估。使用2D-HHP的全稳态电池在室温下表现出充电和排放行为，发现HHP充当全稳态电池的电极材料。此外，为了提高电荷/放电特性，在100°C进行了电荷/放电测试，并确认可逆能力约为250 mAh g-1。此外，通过识别电荷和放电期间2D-HHP的乘积，研究了反应机理，发现反应分为三个阶段进行：插入反应，转换反应以及合金和交易反应。以上结果表明，HHP可以用作所有固态电池的电极材料。