二次電池の電極/電解液界面におけるイオン輸送現象の解析

二次电池电极/电解质界面离子输运现象分析

• 批准号: 22K05306
• 负责人: 内田 悟史
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05306/
• 关键词: 電極/電解液界面; SEI膜; インピーダンス; 電極/電解液界面; SEI膜; インピーダンス

本研究の目的は、SEI膜形成電位よりも高い反応電位を有するLi4Ti5O12（LTO）を用い、SEI膜を持たないLTO電極とSEI膜を持つLTO電極を作り分けて交流インピーダンス測定を行うことにより、RdesolvとRSEIそれぞれを定量的に評価し、さらにX線光電子分光測定の結果と突き合わせることで、曖昧に議論されてきたSEI膜の化学組成とRSEIの関係の本質に切り込み、二次電池の電極/電解液界面におけるイオン輸送のサイエンスを解き明かすことである。本研究は2022-2024年度の3年間で完遂する計画であり、初年度は対極のLi金属の影響を受けることなく、LTO単極のみのインピーダンスデータを得ることが可能な対称セルを構築した。代表者が予め設計・開発した非破壊対称セルを用いて測定を繰り返し、実験者のハンドリングの影響がなく、再現性に非常に優れたLTO単極のインピーダンスデータが取得可能であることを確認できた。また、LTO電極を用いた非破壊対称セルにおいて、LTO電極を通常の作動電位範囲である1.4-2.0 V (vs. Li/Li+)で作動させる、または、一度だけSEI形成電位以下である0.3 V (vs. Li/Li+)までの放電履歴を持たせてから通常電位範囲内で作動させることにより、SEI膜を持たないLTO電極とSEI膜を持つLTO電極を作り分けることに成功し、各電極の単極のインピーダンス挙動を取得することができた。解析はこれから行う予定だが、Nyquistプロットの形状からRdesolvとRSEIが十分に周波数分離可能な状況であることが示唆されている。

The purpose of this study is to quantitatively evaluate Rdesolv and RSEI by using Li4Ti5O12 (LTO), which has a reaction potential higher than the SEI film formation potential, to separate LTO electrodes without SEI films and LTO electrodes with SEI films, and to measure AC impedance, and to quantitatively evaluate Rdesolv and RSEI, and to match the results of X-ray photoelectron spectroscopy,深入研究SEI膜和RSEI的化学成分之间的关​​系，并在二级电池的电极/电解质界面上揭示离子传输科学。这项研究计划在2022 - 2024年的三年内完成，并在第一年构建了一个对称电池，该单元允许仅对LTO单极获得阻抗数据，而不会受到反电极Li Metal的影响。使用该代表先前已经设计和开发的非破坏性对称性细胞重复测量，并证实对实验者的处理没有影响，并且可以以极好的可重复性获得LTO单极的阻抗数据。此外，在使用LTO电极的非破坏性对称电池中，通过在正常的工作电势范围内操作1.4-2.0 V（vs. li/li+）或具有高达0.3 V（vs. li/li+）的LTO电极（VS. LI/LI+），这是在SEI形成电位以下，然后在正常电位范围内，我们的发射范围与LOD范围内，我们的电源不在li+下，我们可以在正常的电位范围内进行操作。 SEI膜，使我们能够获得每个电极的阻抗行为。该分析计划将来进行，但是Nyquist图的形状表明RDESOLV和RSEI处于足够的频率分离情况。