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：
松田厚範
金额：
$ 4.08万
依托单位：
Toyohashi University of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for 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。

液相摇动（LS）方法是一种方法，在这种方法中，通过用有机溶剂中的氧化锆球摇动起始材料来制备硫化物的固体电解质。当使用这种LS方法合成固体电解质时，通过将玻璃纤维作为电解质膜的增强材料来制备LI7P2S8I（LPSI）/玻璃纤维复合板，尽管将玻璃纤维添加为绝缘子，但获得的复合材料的复合材料表现出极高的电导率，表现出极高的电导率，与LPSI固体电量相当。制备了厚度为40-50μm的薄板，其中将SIO2纤维添加到LPSI电解质中，并优化了热处理温度。结果，在150°C处理的板热中获得了最高的室温电导率，导致0.23 ms/cm。发现脱溶剂和减少LII结晶是实现高电导率的重要因素。此外，我们还致力于生产LI7P3S11/SIO2纤维电解质板，其电导率高于LPSI。 XRD结果表明，SIO2纤维掺杂不会产生杂质阶段，在室温下达到0.8 ms/cm的高电导率。此外，已经获得了新的发现，即添加Li7p3s11/sio2纤维可以提高针对Li Metal Anode的稳定性。另一方面，在建造全稳态电池时，使用NI1/3MN1/3CO1/3O2（NMC111）构建了全稳态电池，作为正极电极活动材料和LPSI/SIO2光纤电解液，以150 oC制造的lpesi/sio2光纤电解液板，用于用于分隔器的150 oC，并确认了电池的电池操作。我们调查了由电荷和放电周期引起的容量下降的原因，并努力改善这些循环的特征。