全固体電池は大きな突破をもたらし,商業化に向けて大きな一歩を踏み出す

東京工科大学 AIST と 山口大学の研究チームは 最近 低抵抗性を回復する 戦略を発明しました完全に固体電池を商用化するための道筋を踏んだ基礎的な減量メカニズムも調査し,全固体リチウム電池の仕組みを根本的に理解する道を開きました.

材料科学と工学界では 固体型リチウム電池が 新しい流行になっています 伝統的なリチウムイオン電池は 先進技術の基準を満たせないからです高エネルギー密度を必要とする電気自動車など固体電池は,従来の電池に含まれる液体電解液の代わりに固体電解液を使用します.しかし,比較的安全で便利です. なぜなら,短時間で充電できるからです..

しかし固体電解質には 独自の課題もあります 重要な課題の一つは カソードと固体電解質の間の接口が 大きな抵抗を示していることです原因がよくわからないさらに,電極表面が空気にさらされると,抵抗が増加し,バッテリーの容量と性能が低下します.抵抗を減らす試みもありましたが空気にさらされていない場合の報告されたインターフェイス抵抗値である10Ωcm2 (オムセンチメートル平方) にまで低減することができなかった.

ACS Applied Materials & Interfaces誌に掲載された最近の研究で,日本の東京工科大学 (東京工科大学) のタロ・ヒトスギ教授とシゲル・コバヤシ教授が率いる研究チームは,東京工科大学博士課程生解決したかもしれません

低面抵抗を回復する戦略を確立し この減少のメカニズムを解明することで高性能全固体電池の製造に 重要な洞察を提供しましたこの研究は,東京工科大学,日本の国家先進工業技術研究所 (AIST) と山口大学による共同研究の結果である.

まず 薄膜電池を作りました リチウムアノード リチウムコバルトオキシド カソード 3PO4固体電解液チームはリチウムコバルト酸化物の表面を空気にさらしました,窒素 (N2),酸素 (O2),二酸化炭素 (CO2),水素 (H2) と水蒸気 (H2O) を 30 分間.

驚いたことに N2 O2 CO2 H2 に曝されても 暴露されていない細胞と比較して 細胞の性能が低下しなかったことが分かりました"H2O蒸気のみが Li3PO4-LiCoO2 インターフェースを強く劣化させ 抵抗値を劇的に増加させる暴露されていないインターフェースの10倍以上です"とヒトスギ教授は言います.

次にチームは"アニリング"と呼ばれるプロセスを実施し,サンプルを"時間 150°Cで電池式熱処理にかけ,負電極を蓄積した.驚くことに抵抗を10.3Ωcm2に減らした.これは暴露されていない電池の抵抗に匹敵する.数値シミュレーションと最先端の測定を行うことで,この減少は,リチウム二酸化物構造から陽子の自発的な除去に起因することがわかった.. "

ヒトスギ 教授 は こう 結論づけ て い ます".わたしたち の 研究 に よれ ば,リチウム コバルタート の 構造 に ある プロトン が 回復 プロセス に 重要な 役割 を 果たし て い ます.このインターフェイス顕微鏡プロセスの解明が,完全固体電池の応用可能性を広げることに役立つことを願っています".