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Research

Keywords

無機材料・物性

PublicationsNIMS affiliated publications since 2004.

Presentations

Society memberships

応用物理学会

Research Center for Energy and Environmental Materials (GREEN)
Title

薄膜技術を援用した酸化物型全固体電池の作製

Keywords

リチウムイオン電池,全固体電池,薄膜,酸化物固体電解質

Overview

低炭素社会構築のためにハイブリッド自動車や電気自動車の普及が求められている。車載用の二次電池には安全・軽量でかつ大きな充放電容量が求められると同時に急加速・急速充電時に大電流の出し入れができる必要がある。そこで安全性の観点から全固体電池、中でも酸化物の固体電解質をもちいた酸化物型全固体電池に注目している。全固体電池では正極、負極、固体電解質、全てが固体であるため固固界面が重要であることから、これまで培ってきた界面研究のための薄膜電池開発のノウハウや技術を取り入れて焼結体ベースのバルク型全固体電池の開発を遂行している。

Novelty and originality

薄膜技術を用いた界面制御による低抵抗化・長寿命化
焼結技術と薄膜技術の融合
液体を用いた表面処理、粒界制御と低温焼結

Details

image

これまで界面研究のためにパルスレーザー堆積法やスパッタ法を用いて薄膜電池を作製。厚膜化や大面積化によりある程度の大容量化と高出力化を達成したが、さらなる大容量化のためには粉体ベースの焼結電池が必要。そこで、薄膜技術を援用して粉体正極を用いた全固体電池の開発に着手。
酸化物固体電解質基板の前処理で表面層を除去し低抵抗化させる過程で表面凹凸を形成し粉体正極を塗り付け低温/高温焼結。焼結前に各種液体焼結助剤を滴下。対極に金属Li膜/箔またはSi薄膜+集電極、正極側にも集電極を形成し電池を作製。電池特性を頼りに正極の塗り付け量、助剤の種類と滴下量、焼結温度/時間/雰囲気等を最適化し、大容量・高出力電池の作製を目指す。

Summary

市販の酸化物固体電解質緻密焼結体を用いることで伝導度が担保できている
非常に簡便な方法で粉体正極を用いた全固体電池が作製できる
粉体正極の塗り付け量次第で電池容量が決まるためスケールアップの可能性を秘めている

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