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全固体リチウム電池の界面抵抗を2800分の1に:緩衝層導入で化学反応層形成を抑制

2022年07月27日 19:25 コメント(0)

1:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 14:32:34 ID:CAP_USER

東京工業大学と東京大学の研究グループは2022年7月、全固体リチウム電池において硫化物固体電解質と電極材料の界面に化学反応層が形成されると、極めて高い界面抵抗が生じることを解明したと発表した。この界面に緩衝層を導入すれば、界面抵抗は2800分の1に低減され、電池は安定動作することを実証した。

 全固体リチウム電池は、高い安全性と高速充電が可能なことから、電気自動車や大型蓄電池への応用が期待されている。しかし、硫化物固体電解質と電極材料の間に高い界面抵抗が生じ、大きな電流を流すことが極めて難しいなど、課題もあったという。

 界面抵抗の起源としては、「空間電荷層」や「化学反応層」といったメカニズムが考えられている。しかし、粉体型の全固体電池では構造が複雑であり、要因を解明するための定量的な研究は難しかったという。そこで研究グループは、界面抵抗が増大するメカニズムを解明し、界面抵抗を低減する手法を見いだすことにした。

 実験では、硫化物固体電解質にLi3PS4薄膜、電極にLiCoO2(001)エピタキシャル薄膜を用いて、薄膜型全固体電池を作製したが、正常な動作はしなかった。ところが、Li3PS4とLiCoO2の界面に、緩衝層として厚み約10nmのLi3PO4固体電解質を導入した。そうすると電池が動作した。緩衝層を導入したことで、Li3PS4とLiCoO2の界面抵抗は、導入前に比べ2800分の1に低減することが分かった。

 研究グループは、透過型電子顕微鏡による界面構造の観察や、エネルギー分散型X線分光法と電子エネルギー損失分光法を用い、界面周辺の構成元素や電子状態の分析などを行った。

 Li3PS4とLiCoO2の界面においては、硫黄がLiCoO2電極に拡散する。さらに、LiCoO2表面近傍で構造が変化し、化学反応層が形成されることが分かった。構造変化によって、界面近傍ではLiCoO2電極のコバルトが還元していることも判明した。

 一方、Li3PO4緩衝層を導入した界面では、硫黄の拡散やコバルトの酸化状態が変化するようなことは確認できず、LiCoO2(001)表面が原子レベルで堅持されていることが分かった。

 これらの結果により、界面における高抵抗のメカニズムは、固体電解質と電極の界面で発生する化学反応層に起因することが分かった。ここに緩衝層を導入すれば、化学反応層の形成を抑えることが可能なことも示した。


左図は作製した薄膜型全固体Li電池の模式図とサイクリックボルタンメトリー法による測定結果。右図はLi3PS4とLiCoO2の界面にLi3PO4を導入した場合の模式図と測定結果 出所:東京工業大学、東京大学


透過型電子顕微鏡法による界面の観察像。左図では化学反応層が形成されている。右図では緩衝層を導入することでLiCoO2(001)表面が原子レベルで堅持された 出所:東京工業大学、東京大学

 今回の研究成果は、東京工業大学物質理工学院の西尾和記特任准教授と今関大輔大学院生(研究当時)、東京大学大学院理学系研究科の一杉太郎教授(東京工業大学物質理工学院応用化学系特任教授を兼務)らによるものである。

2022年07月27日 10時30分 公開
EE Times Japan
https://eetimes.itmedia.co.jp/ee/articles/2207/27/news042.html

20:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 15:08:22 ID:UztQKRhs

>>1
「ここに緩衝層を導入すれば、化学反応層の形成を抑えることが可能なことも示した。」
今度はその緩衝層が大きな抵抗になるようなオチじゃないよな?

2:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 14:38:15 ID:w0IIl4QB

( `ハ´)ちょっと話があるアル
<丶`∀´>ちょっと話があるニダ

50:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 16:28:50 ID:L8GoJrho

>>2
もうそんな時代はとっくに終わってるのに

哀れな奴だな

3:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 14:40:54 ID:LKSWO64y

で、これはゲームチェンジャーになれるのけ

7:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 14:46:28 ID:fy/0d9Oy

つまり乾→濡→乾ならいいんだな
ノーベル賞

8:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 14:48:57 ID:nVOH4QkJ

ムズくて理解出来んが量産化したとき他国に安価に捌かれないように利益を確保してくれ

9:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 14:50:42 ID:DnlVXHxl

期待させ金を出させといてまだこの段階でした

11:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 14:52:51 ID:P0dswS9t

で、使い物になりそうなの?
固体電池。

12:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 14:53:04 ID:Z8D/TiYu

つまり、ガンダムに例えるとどういうこと?

31:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 15:16:51 ID:9v9nuTWq

>>12
ミノフスキー・イヨネスコ型熱核反応炉

13:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 14:55:23 ID:SLJeZYUi

>>12
「これをガンダムに取り付けろ。ガンダムの性能が飛躍的に増大する」

41:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 15:32:09 ID:at8Gp6k8

>>13
ヲイ

14:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 14:56:37 ID:vVaKb7KY

サザエさんに例えると、
せっかくサザエさんがスーパーで働いて、稼ぎが無いマスオさんが全個体の成功を収めたが、
ノリスケが自分の身内に安く作らせて、結局破産する磯野家

15:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 14:57:12 ID:GHFbZszz

この個体電池とやらを早く完成させないと
日本の充電池業界は屍累々状態になってしまうわけだが

16:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 15:00:26 ID:GHFbZszz

エネループもリチウム電池使った代替電池が中華以外から出てきてるしな
ある程度信頼がおける会社がやってるなら
1.2Vよりも1.5Vの方がいいって連中が出てくる
paleblueか

18:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 15:01:02 ID:4PZ/yNxi

どうせスポンサー集めのための大袈裟な発表で実用化はしないよ
最近の日本は全部このパターン
そして中国韓国台湾に負ける

22:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 15:10:13 ID:1/IkhjcM

台湾が一日でできるものを日本は一年かかると言われてる。
そりゃ、勝てないわ。

25:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 15:12:16 ID:H8yL8YXN

特許だけじゃな生産が出来ないと未来はないのか

26:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 15:13:55 ID:3+Fzw2p1

全個体リチウムイオン電池に賭けたのは失敗だったと認めてたね。

27:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 15:14:52 ID:dJYzthbK

製品として出てきたらニュースにして
研究で出来ましたっていったって実用化されなければ絵に描いた餅

30:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 15:16:19 ID:1/IkhjcM

適切な技術投資ができないから、M&Aに頼って騙されて大損する。
それが日本企業。

32:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 15:17:01 ID:GHFbZszz

日本は失敗ばかりだわな
全て総崩れで外資に買われたものだけが生き残るわな
中国人や欧米人にケツ蹴り上げられながら
生きていくしかない
自分では責任がどうとかでできないしな

34:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 15:19:17 ID:7sAdJnmC

どうせ全個体は向こう20年は無理

36:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 15:20:56 ID:1/IkhjcM

>>34
全個体は村田がすでに製品かしてる。
20年などありえない、2,3年で実用化できないなら技術的にお蔵入りだろう。

35:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 15:19:19 ID:vVaKb7KY

日本が勝てるとしたら、水素だな。
トヨタとかが大型車に絞って、水素自動車にすれば世界でトップに立てる。
もうさ、電池は中国に任せて日本は水素で行こうぜ!

38:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 15:23:32 ID:1/IkhjcM

>>35
水素はありえない。
持続可能な合成燃料になる。
日本がEVに力を入れてきたら、欧州はそのうち合成燃料言い出すから、100%だと予言するよ。

37:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 15:22:25 ID:vVaKb7KY

全個体で成功してもどうせ欧米が都合のいいルール作って日本全個体を使えないようにする。
ハイブリットで負けた欧州が、ルール変更して電気自動車しか作れないようにして日本をつぶした。

42:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 15:45:28 ID:6zjlBsj5

こうやって発表するから中韓に盗まれる
なぜ分からないかなあ

43:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 15:53:57 ID:aY/bzx2t

粒子同士をうまく接触させてさらにそれを維持する技術が
確立されないと実用化は無理だろ
今は思いっきり拘束荷重かけてるそうだが

45:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 16:07:06 ID:W4NktaZz

キムチと天安門がうるさいスレね

49:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 16:25:16 ID:TP08x1oa

量産できなければ意味がない

52:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 16:36:17 ID:/s3+nBRv

JDIと同じニオイがする
製品化する前に終わりそう

56:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 16:51:27 ID:sAT/gqun

>>52
これは大学の研究

53:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 16:36:42 ID:k6Go2JZa

いつもの戦艦大和状態だろうなあ
電気自動車戦争はもう敗戦だよ

54:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 16:39:49 ID:2JfYBJ4N

日本「試作してみた」
他国「商品化してみた」

55:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 16:47:40 ID:cm5UOH9C

大丈だ、青色LEDの中村さんのような偉業が
再びキタ〜!  

キタキタヾ(゚ω゚*)ノ

58:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 17:18:35 ID:w4EFGF7d

萩井田とかいうゴミ
こいつ処分してくれよ
ちな化石燃料産業

59:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 17:22:17 ID:VTW5+ld2

このスレ何で固体も書けない文盲ばかりなん?

60:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 17:23:33 ID:wN67x/xA

大学の研究レベルで成果を公表しちゃうから製品化する前に他国においしいところを全部持ってがれる

バカなんだろうね、日本の大学は・・・

64:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 17:35:56 ID:aY/bzx2t

>>60
特許出願してから発表するのが普通なんだけど
なんでこの程度のことも知らないの?
馬鹿文系?

61:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 17:32:19 ID:XYt5VWtL

気のせいか東大がからむと実用化はしない(できない)気がしてる

62:おれんじーず(SB-iPhone) [CN] 2022/07/27(水) 17:35:07 ID:Uo4/cUp/

東工大とトヨタはつるんでるから、つまりそういう事

引用元: http://anago.2ch.sc/test/read.cgi/bizplus/1658899954/


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