【研究領域課題番号】18H01707 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

リチウムイオン電池 / 全固体電池 / 誘電体界面 / 界面電荷移動 / 誘電体 / 全固体リチウムイオン電池 / 分極 / 急速充放電 / 高速充放電 / 電荷移動抵抗 / 分極種

【研究成果の概要】

これまでに電解液系リチウムイオン電池(液系LIB)において，電極―電解質界面に最適な誘電体界面を導入することで，高速電荷移動が実現できることを見出した．本研究は，液系LIBで得た知見を全固体電池に適用させたものである．まず，液系LIBにおいて，界面における高速電荷移動経路と，関連する界面素反応を特定した．続いて，疑似全固体電池，硫化物系全固体電池に対して誘電体界面を導入し，それらの出力改善を試みた．液系LIBの知見をもとに，全固体電池界面の電荷移動機構に対する誘電体の効果について検証，考察した．

【研究の社会的意義】

近年，難燃性の無機固体電解質を用いた全固体リチウムイオン二次電池(全固体LIB)の開発が急速に進んでいる．全固体電池の最大の課題は，固体界面の高い電荷移動抵抗であり，この抵抗低減が今後，全固体LIBを社会実装していく上で必要不可欠となる．我々は，これまで従来液系LIBにおいて，誘電分極界面を介した新しい電荷輸送モデルを見出している．全固体LIBにおいても高速界面電荷移動が実現できれば，我が国の蓄電池学術分野に革新的な知見を与えることは間違いない．

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2018-04-01 - 2021-03-31

【配分額】17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)

【研究分野】無機材料・物性

【研究領域課題番号】15H04126 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

リチウムイオン電池 / 高速充放電 / 固体電解質界面 / 強誘電体 / 分極アシスト / Liイオン電池 / 分極界面 / 急速充放電 / 正極活物質 / 分極 / 高速充放電特性

【研究成果の概要】

次世代型車載用蓄電池に向けて，超高出力型Liイオン電池に対する需要が急速に高まりつつある．著者らは正極活物質－電解液界面における電荷移動促進を狙いとして，強誘電体ナノ粒子を人工界面層として適用した複合正極を新たに提案した．実際，チタン酸バリウムBaTiO3をLi活物質LiCoO2上に液相法により少量担持させた複合正極において，出力特性すなわち高速充放電特性を大幅に改善することに成功した．インピーダンス解析や薄膜電池を用いた一連の検証実験結果から，電界が集中する強誘電体－活物質－電解液の三相界面付近にLi優先拡散パスが存在し，三相界面密度が出力特性を決めうる重要なパラメータであると推察された．

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円)