ゾル－ゲル法を利用したLi7La3Zr2O12固体電解質低温調製法の確立

溶胶-凝胶法低温制备Li7La3Zr2O12固体电解质方法的建立

• 批准号: 26410209
• 负责人: 寿 雅史
• 金额: $ 3.33万
• 依托单位: Hakodate National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2014
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2014-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-26410209/
• 关键词: リチウム電池; 固体電解質

現行のリチウム電池は、電解質に可燃性の有機溶媒を含んでいるため安全性に問題がある。今後、電気自動車やスマートグリッドへの応用を考えた場合、電池の大型化が必要となり、電池の安全性はますます重要となる。電解質に不燃性のセラミックス電解質を使用した全固体リチウム電池は、構成成分に可燃性物質を含まない為、究極に安全な電池といえる。全固体電池にも現行のリチウム電池の電極材料を使用することができるので、セラミックス固体電解質の開発が全固体電池開発のキーポイントとなる。本研究では、数ある固体電解質候補の中で最も注目されているLi7La3Zr2O12(LLZ)に注目した。LLZは、焼結体を得るための焼成温度が1230度と高く副反応が生じやすいことが問題となっている。そこで本研究では、セラミックスを低温で調製することのできるゾル-ゲル法を利用して、LLZ固体電解質の調製を試みた。これまでの研究で、LLZ生成温度は使用するLi塩、La塩によって大きく異なることが明らかとなっており、酢酸塩よりも硝酸塩を使用した方が、低温でLLZが生成し、焼成温度を1100度まで下げることが可能であることが報告されている。本年度は、まだ検討していないZr塩がLLZ生成温度に与える影響について検討した。Zr塩として、これまで使用してきたZr(C4H9O)4に代わり、水溶性のZrO(NO3)2を使用してLLZ固体電解質の調製を行なった。その結果、ZrO(NO3)2を使用した場合でもLLZの生成が確認され,使用するZr塩にかかわらず、LLZを作成できることがわかった。また、焼成温度は1100度とZr塩に影響を受けないことが明らかとなった。今後は、焼結材の使用による焼成温度の更なる低下、元素置換によるリチウムイオン伝導率の向上を試みる予定である。

当前的锂电池有安全性问题，因为电解质含有可燃的有机溶剂。将来，考虑到电动汽车和智能电网的应用，电池将更大，电池的安全性将变得越来越重要。使用不可固定的电解质电解质的全溶液电池是终极安全的电池，因为它不含组件中的可燃物质。由于当前锂电池的电极材料可用于所有固体电池，因此陶瓷固体电解质的开发是所有固体电池开发的关键点。在这项研究中，我们专注于LI7LA3ZR2O12（LLZ），这是许多候选固体电解质中最著名的。 LLZ的问题是，获得烧结身体的发射温度高达1230度，并且很可能会发生侧反应。因此，在这项研究中，我们试图使用可以在低温下准备陶瓷的Sol-Gel方法来制备LLZ固体电解质。根据先前的研究，很明显，LLZ产生的温度差异很大，具体取决于所用的液和盐盐，并且在低温下生成了​​硝酸盐的使用，硝酸盐的使用是在低温下产生的，发射温度为1100。它可以降低到程度。今年，我们研究了尚未考虑的ZR盐对LLZ产生温度的影响。作为ZR盐，而不是迄今已使用的ZR（C4H9O）4，使用水 - 溶剂ZRO（NO3）2制备LLZ固体电解质。结果，即使使用ZRO（NO3）2，也确认了LLZ的产生，并且发现无论使用哪种ZR盐，都可以创建LLZ。很明显，点火温度为1100度，不受ZR盐的影响。将来，我们计划通过使用烧结的材料进一步降低点火温度，并通过取代提高锂离子电导率。

项目成果

Preparation of Li ion conductive ceramics via liquid process

液相法制备锂离子导电陶瓷

• 发表时间: 2014
• 作者: 1.Shibahara;M.; Watanabe;M.; Miyazaki;T.; Fujishige;J.; Matsunaga;Y.; Tao;K.; Zhang;H.; Goto;K.; Shinmyozu; T.;野口仁志;野口仁志;野口仁志;寿 雅史
• 通讯作者: 寿 雅史