SAMURAI - NIMS Researchers Database

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Research

PublicationsNIMS affiliated publications since 2004.

Proceedings

Society memberships

電気化学会, 応用物理学会

Research Center for Energy and Environmental Materials (GREEN)
Title

Li金属電池の高性能化と動作中/新規分析法開発

Keywords

Li金属負極,Li空気電池,Liイオン電池,オペランド分析

Overview

現行Liイオン電池の性能限界を超越しうる低コスト・大容量蓄電技へのニーズは依然としてあり、様々な原理に基づいた正極の大容量化や、負極のLi金属化に挑戦が続けられている。寿命を律速する本質的要因を理解するため、正極反応を電池を動作させたままガス分析、X線回折、X線吸収分光法等の分析手法開拓を行っている。Li金属負極については、高純度Li金属を実現と並行して、充放電サイクルに伴う損失の少ない界面構造の実現を目指し、X線吸収分光の他、新たなLiの化学状態の分析手法の開発を行っている。

Novelty and originality

現行Liイオン電池の性能限界を超越しうるLi金属電池の実現
低コスト・大容量蓄電技へのニーズと実現障壁を低減する分析手法の開発
大容量充放電も可能な高純度・高密度Li金属負極の実現
電解液/Li金属界面層のLi化学状態を分析できる新手法の提案

Details

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(研究例1)リチウム空気2次電池は酸素分子のレドックスそのものを正極反応として利用する蓄電技術であるが、充電時の過電圧が高く、寿命が短いという課題がある。レドックスメディエーターと呼ばれる電解液に溶解させる一種の触媒により過電圧を抑制できるが、反応効率は依然十分ではない。レドックスメディエーターの荷電状態をX線吸収分光で電池を動作させたまま分析することで、間接的に正極反応生成物上で副反応の詳細を探る研究を行っている。レドックスメディエーターが完全動作する時間をより長くする電解液指針を得られれば、蓄電池の長寿命化につながると期待される。

(研究例2)リチウム金属負極は長寿命化できれば理想的な負極となりうるが、充放電に伴い反応に寄与できなくなるリチウム量が多くその低減が課題である。高純度・高密度で大容量充放電が可能なリチウム負極を蒸着法で実現するとともに、反応効率を改善する上で重要な電解液との界面層のLiの化学状態を、X線吸収分光に加え、単色化電子の反射電子のエネルギー分光でも同等の情報が得られることを実証し、界面化学組成探索に応用している。

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Summary

酸素分子のレドックスを利用する正極における副反応を各種動作中分析を駆使して、抑制する技術創出に結び付け寿命を改善してゆく。また、高純度化したリチウム金属をベースに充放電の繰り返しに伴うリチウム損失の少ない構造を新たな分析手法も駆使して探索する。

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