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研究内容

Keywords

Li-ion battery, energy storage devices, electrodeposition, single particle measurement

出版物2004年以降のNIMS所属における研究成果や出版物を表示しています。

所属学会

電気化学会, Electrochemical Society

エネルギー・環境材料研究センター
タイトル

金属リチウムを使いこなす

キーワード

蓄電池,金属リチウム,電気化学

概要

エネルギーを効率よく、「つくる」、「ためる」、「つかう」ことは、次世代エネルギーシステムを構築のために必要不可欠である。リチウムイオン電池は特に「ためる」、「つかう」分野で重要なデバイスであり、その高性能化に関する研究開発は世界中で活発に行われている。本研究は、エネルギー密度向上のために、「金属リチウム」負極を使いこなすことを目的としている。金属リチウムの金属学的物性の制御など、新しい視点からの研究に加え、充放電条件の違いによる電極形態の変化と電極性能の相関性や、電極表面のナノスケール解析、充放電中のリチウムの物質輸送現象の解明などに取り組んでいる。

新規性・独創性

独自性:溶融リチウムを用いたリチウム金属箔の作成・超微小モデル電極を用いたリチウム金属表面皮膜の解析
従来技術との比較:結晶粒サイズや配向性を制御したリチウム金属箔作製の可能性・FIB加工プロセスを経ずにcryo-TEMによる微小領域観察が可能
従来技術との性能比較:多量の結晶粒界の導入による過電圧の低減・デンドライト状に析出したリチウム金属表面の皮膜解析が可能

内容

image

溶融させたリチウムを急冷し、箔化することで微細な結晶粒を有するリチウム金属を作成(左)。次世代負極であるリチウム金属を使いこなすための有望な作成方法。
超微小電極上に析出させたリチウム金属の表面皮膜をcryo-STEM-EELSにより組成分析を行った例(右)。充放電条件によるリチウム金属電極の表面状態を正確に理解することが可能となる技術。

まとめ

成果:結晶粒を制御したリチウム金属の作成(TRL:1→2)
成果:超微小電極を活用したリチウム金属の充放電反応解析(解析手法)
成果:干渉計技術を利用したリチウムイオン濃度の可視化(解析手法)
実用化への可能性:ラボでの手作業のレベルからリチウム箔作成機の試作機の開発へ
今後解決すべき問題点:箔作製のための各プロセス条件の検討が必要。様々な解析手法を活用し、リチウム金属の充放電メカニズムの包括的な理解と、電極としての活用のための指針の獲得。
今後達成したいこと:リチウム金属負極二次電池の開発のための要素技術の確立

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