Development of high energy all-solid-state lithium sulfur batteries

高能量全固态锂硫电池的开发

基本信息

批准号：
16J01475
负责人：
計賢
金额：
$ 0.83万
依托单位：
Osaka Prefecture University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2018-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

日本は天然資源に乏しく、持続的な経済成長や生活水準を維持するには、科学技術の発展が必要不可欠である。特に二次電池は、パソコンや携帯電話の用途だけでなく、低炭素型社会の実現に向けた再生可能エネルギー用の定置用電源や電気自動車の車載バッテリーとして利用されおり、各国に先がけて革新的なエネルギー貯蔵デバイスを開発し実現することは、極めて重要であると考えられる。既存のリチウムイオン電池は電極材料(正極・負極)によって主に支配されている。近年、従来の電極材料の5倍以上の大きなエネルギー密度を有する次世代型の電極材料としてSおよびLi2Sが注目されている。しかしLi/S電池の実現に向け、様々な課題を克服する必要があり、その課題の一つとして電池の寿命が非常に短いことが挙げられる。これは充放電中に生成する多硫化リチウムの溶出が主な原因とされている。その多硫化リチウムの溶出を抜本的に改善するために固体電解質の利用が検討されいる。Li2Sへの電子伝導パスとして炭素導電剤、イオン伝導パスとして硫化物固体電解質を添加した電極複合体が試験電池の電極として利用されている。この複合体を用いた全固体電池は、比較的高い可逆容量で高いサイクル特性を有している。しかしながら従来のリチウムイオン電池と比較して高いエネルギー密度を有する全固体Li/S電池の実現には、Li2Sのさらなる高容量化が必要とされている。そこで本研究では、Li2Sの高容量化に向けて開発したLi2S固溶体を利用することによってこれまで報告されたLi2S正極を用いた電池の中で、最も長い寿命を有し、ほぼ理論容量を繰り返し利用することが可能な硫化リチウム正極の開発に成功した。

日本自然资源贫乏，科学技术的发展对于维持经济增长和生活水平至关重要。特别是，二次电池不仅被用于个人电脑和手机，还被用作可再生能源的固定电源和电动汽车的车载电池，以帮助实现低碳社会，并且在其他国家处于领先地位。开发和实现可用于存储能量的储能装置被认为极其重要。现有的锂离子电池主要受电极材料（正负极）控制。近年来，S和Li2S作为下一代电极材料而受到关注，其能量密度比传统电极材料高五倍以上。然而，要实现锂/硫电池，需要克服各种挑战，其中之一就是电池的寿命极短。据说这主要是由于充放电时产生的多硫化锂的溶出造成的。人们正在考虑使用固体电解质来大幅改善多硫化锂的洗脱。使用其中添加碳导电剂作为Li 2 S的电子传导路径并且添加硫化物固体电解质作为离子传导路径的电极复合材料作为测试电池的电极。使用该复合材料的全固态电池具有较高的可逆容量和高循环特性。然而，为了实现比传统锂离子电池具有更高能量密度的全固态Li/S电池，需要进一步提高Li2S的容量。因此，在本研究中，我们开发了一种Li2S固溶体，该固溶体是为了增加Li2S的容量而开发的，并发现迄今为止报道的使用Li2S正极的电池中，其寿命最长，并且可以在几乎理论值下重复使用我们已经成功开发出硫化锂正极，可以。

项目成果

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Favorable Carbon Conductive Additives in Li3PS4 Composite Positive Electrode Prepared By Ball-milling for All-Solid-State Lithium Batteries

球磨制备全固态锂电池Li3PS4复合正极中的良好碳导电添加剂

DOI：
10.1149/2.1831712jes
发表时间：
2017
期刊：
影响因子：
3.9
作者：
Takashi Hakari; Yuta Sato; Shunsule Yoshimi; Akitoshi Hayashi;Masahiro Tatsumisago
通讯作者：
Masahiro Tatsumisago

Lithium sulfide solid solutions for Li2S positive electrode with high utilization and super-long cycle life in all-solid-state Li/S batteries

硫化锂固溶体用于Li2S正极，在全固态Li/S电池中具有高利用率和超长循环寿命