Development and thin film formation of highly Li-ion conductive glass fiber/solid electrolyte composites

高锂离子导电玻璃纤维/固体电解质复合材料的开发和薄膜形成

基本信息

  • 批准号:
    21K18824
  • 负责人:
  • 金额:
    $ 4.08万
  • 依托单位:
  • 依托单位国家:
    日本
  • 项目类别:
    Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
  • 财政年份:
    2021
  • 资助国家:
    日本
  • 起止时间:
    2021-07-09 至 2024-03-31
  • 项目状态:
    已结题

项目摘要

液相加振(Liquid-phase Shaking: LS)法は、有機溶媒中で出発原料をジルコニアボールと振とう処理することで硫化物系固体電解質を調製する方法である。このLS法による固体電解質合成の際に、電解質膜の補強材としてガラスファイバを添加してLi7P2S8I(LPSI)/ガラスファイバ複合体シートを調製したところ、絶縁物であるガラスファイバを添加しているにも関わらず得られた複合体がLPSI固体電解質と同等の非常に高い伝導性を示す現象を見出した。LPSI電解質にSiO2ファイバを添加した膜厚40~50μmのシートを作製し、熱処理温度の最適化を行った。その結果、150℃で熱処理したシートにおいて最も高い室温導電率が得られ、0.23 mS/cmとなった。脱溶媒とLiI結晶化低減が、高い導電率を達成するために重要因子であることがわかった。さらに、LPSIよりも導電率の高いLi7P3S11/ SiO2ファイバ電解質シートの作製に取組んだ。XRDの結果から、SiO2ファイバ添加による不純物相の生成は認められず、室温で0.8mS/cmの非常に高い導電率が達成された。さらに、Li7P3S11/ SiO2ファイバを添加することで、Li金属負極に対する安定性が向上する新しい知見を得た。一方、全固体電池の構築では、正極活物質にNi1/3Mn1/3Co1/3O2(NMC111)、セパレーターに熱処理温度150 oCで作製したLPSI/SiO2ファイバ電解質シートを用いて、全固体電池を試作し、電池動作を初めて確認した。充放電サイクルによる容量低下の原因調査と、さらにその特性向上に取組んだ。
液相振荡(LS)法是通过在有机溶剂中振荡氧化锆球起始材料来制备硫化物基固体电解质的方法。当使用这种LS方法合成固体电解质时,我们将玻璃纤维作为增强材料添加到电解质膜中以制备Li7P2S8I(LPSI)/玻璃纤维复合材料片,尽管如此,我们发现所得复合材料表现出极高的现象。电导率相当于 LPSI 固体电解质的电导率。在LPSI电解液中添加SiO2纤维制备了厚度为40~50 μm的片材,并优化了热处理温度。结果,在150℃下热处理的片材具有0.23mS/cm的最高室温电导率。研究发现,去溶剂化和碘化锂结晶减少是实现高电导率的重要因素。此外,我们还致力于制造比 LPSI 具有更高电导率的 Li7P3S11/SiO2 纤维电解质片。从 XRD 结果来看,由于添加了 SiO2 纤维,没有观察到杂质相,并且在室温下实现了 0.8 mS/cm 的非常高的电导率。此外,我们还获得了新的认识,即添加Li7P3S11/SiO2纤维可以提高对锂金属负极的稳定性。另一方面,在构建全固态电池时,我们使用Ni1/3Mn1/3Co1/3O2(NMC111)作为正极活性材料并制备了LPSI/SiO2纤维电解质片,原型制作了全固态电池。在 150 oC 的热处理温度下,我第一次检查了电池的工作情况。我们调查了充放电循环造成的容量损失的原因,并致力于改善其特性。

项目成果

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专著数量(0)
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会议论文数量(0)
专利数量(0)
液相法による硫化物系電解質の作製と全固体電池の構築
液相法制备硫化物电解质及全固态电池的构建
  • DOI:
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    松田麗子;松下琢哉;引間和浩;武藤浩行;松田厚範;松田厚範
  • 通讯作者:
    松田厚範
国立大学法人豊橋技術科学大学 松田・武藤・河村研究室
丰桥工业大学松田/武藤/川村实验室
  • DOI:
  • 发表时间:
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
  • 通讯作者:
ファイバ添加 Li7P2S8I 系固体電解質シートの作製と電気化学特性評価
纤维掺杂Li7P2S8I固体电解质片的制备及电化学性能评价
  • DOI:
  • 发表时间:
    2021
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    松下琢哉;松田麗子;引間和浩;武藤浩行;松田厚範;松田厚範;松田厚範;松田厚範;松下琢哉・松田麗子・引間和浩・武藤浩行・松田厚範
  • 通讯作者:
    松下琢哉・松田麗子・引間和浩・武藤浩行・松田厚範
EV用全固体電池の開発動向 ~硫化物系全固体電池の開発動向~
电动汽车用全固态电池发展趋势 - 硫化物系全固态电池发展趋势 -
  • DOI:
  • 发表时间:
    2022
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    松下琢哉;松田麗子;引間和浩;武藤浩行;松田厚範;松田厚範;松田厚範
  • 通讯作者:
    松田厚範
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  • DOI:
  • 发表时间:
    2023
  • 期刊:
  • 影响因子:
    0
  • 作者:
    松田麗子;松下琢哉;引間和浩;武藤浩行;松田厚範
  • 通讯作者:
    松田厚範
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知道了