높은 안전성과 안정성을 달성하는 콤팩트 한 모든 고고 바카라 꽁 머니 2 차 배터리

바카라 커뮤니티 [Nakabachi Ryoji 회장] (이하 "AIST")고급 코팅 기술 연구 센터[Akito Jun 리서치 센터 디렉터] 최고 연구원 Kataoka Kunimitsu, Energy Applied Materials Research Team, Akito Junji, 연구팀 책임자 인 Akito Jun (동시에)은 산화물입니다단결정소프트 전해질작은 부품모든 단단한 바카라 꽁 머니 2 차 배터리

바카라 꽁 머니 2 차 배터리는 에너지 밀도가 높고 다양한 장치에서 사용되며 에너지 밀도를 개선하고 안전을 보장하며 수명을 연장 할 것으로 예상됩니다 특히, 안전의 관점에서, 가연성 유기 전해질 대신 황화물 및 산화물의 무기 고체 전해질을 사용한 모든 고고 바카라 꽁 머니 2 차 배터리가 개발되고 있지만, 특히 재료로서 안정하다산화물 기반 고체 전해질재료에는 바카라 꽁 머니 이온 전도도, 내부 단락 (짧음) 및 전극과 고체 전해질 사이의 계면 사이의 결합 강도와 같은 문제가 있습니다

이번에는 산화물 기반 고체 전해질 물질입니다가넷 타입 산화물와 관련하여, 세계에서 가장 높은 바카라 꽁 머니 이온 전도도를 갖는 단결정이 처음으로 합성되어 고체 전해질 부재로 사용되었습니다 또한 AIST의 독특한 실내 온도 필름 형성 기술입니다에어로졸 증착 방법 (AD 메소드)를 사용하여, 고체 전해질의 표면에 양의 전극이 생성되어 강력한 결합 전극 전해질 계면을 실현 하였다 결과적으로, 이번에 개발 된 모든 고체 상태 바카라 꽁 머니 2 차 배터리는 기존의 모든 고고 상태 바카라 꽁 머니 2 차 배터리보다 안전성과 신뢰성이 높으며 의료 응용 분야에 적용될 것으로 예상됩니다

이 기술에 대한 자세한 내용은 16 번째 국제 나노 기술 일반 전시회 및 기술 컨퍼런스 (Nano Tech 2017)에서 2017 년 2 월 15 일부터 17 일까지 도쿄 빅 시력 (도쿄 코토 쿠)에서 개최 될 예정입니다

현재 바카라 꽁 머니 보조 배터리 (왼쪽) 및 현재 모든 고고 바카라 꽁 머니 보조 배터리 (오른쪽) 구성 구성

바카라 꽁 머니 보조 배터리는 에너지 밀도가 높으며 소형 전자 장치에서 대형 저장 배터리 시스템에 이르기까지 다양한 장치에 설치 및 사용됩니다 차세대 바카라 꽁 머니 2 차 배터리는 에너지 밀도를 향상시키고 안전을 보장하며 수명을 연장 할 것으로 예상됩니다 특히, 안전의 관점에서, 고체 전해질을 사용한 모든 고체 바카라 꽁 머니 2 차 배터리의 개발이 진행되어 가연성 유기 전해질을 대체한다 고체 전해질 물질로서, 무기 고체 전해질 물질 및 유기 중합체 물질은 널리 알려져 있으며, 무기 고체 전해질 물질은 염증성이므로, 고상한 바카라 꽁 머니 2 차 배터리의 실현을 위해 발달이 수행되고 있으며, 이는 점화하지 않는 고 안전성으로 특징 지어집니다 현재 황화물 기반 및 산화물 기반의 두 가지 유형의 무기 고체 전해질 물질이 있습니다 황화물 기반 고체 전해질 물질은 산화물 기반 고체 전해질 물질보다 약 1 배 높은 바카라 꽁 머니 이온 전도도를 가지며, 우수한 가소성을 갖는 고체이므로, 전극의 계면과 고체 전해질 사이의 결합을 쉽게 형성 할 수 있지만, 대기에 노출 될 때 독성 수소 가스가 생성되며, 유독성 수소 밀봉은 생성 비용을 증가시킨다 반면, 산화물 기반 고체 전해질 물질은 화학적 안정성이 높고 환경 적 호환성이 뛰어나지 만, 선행 기술에서는 바카라 꽁 머니 이온 전도도가 유기 전해질의 것보다 낮으며 갭이없는 충분하다조밀 한(Chumitsu)이 문제는 고체 전해질 부재가 금속 바카라 꽁 머니에 의해 침투하는 것을 방지 할 수없고, 전극과 고체 전해질 사이의 인터페이스의 결합이 강하지 않으며, 실제 수준에서의 배터리 성능이 달성되지 않았다

AIST는 바카라 꽁 머니 2 차 배터리를위한 양성 및 음성 전극을위한 새로운 산화물 기반 재료를 개발하기 위해 노력하고 있습니다 (2004 년 11 월 22 일,2010 년 10 월 25 일,Aisotech Press 발표 2014 년 1 월 27 일10943_11052밀도(Chumitsusei)의 부족으로 인한 바카라 꽁 머니 금속의 침투로 인한 내부 단락 회로의 문제를 해결하기 위해 고체 전해질 부재의 단결정화 기술을 개발하고 있습니다 또한, AD 방법은 전극을 고체 전해질에 단단히 결합시키는 데 사용된다Aisotech Press 발표 2004 년 5 월 20 일) (Aisotech Press 발표 2010 년 11 월 5 일) 이번에는 이러한 기술을 결합하여 새로운 올 솔리드 바카라 꽁 머니 2 차 배터리를 개발했습니다

이 기술로플로팅 영역 용융 방법 (FZ Method)를 사용하여, 이전에 합성하기 어려운 고체 전해질 물질 인 가넷 타입 산화물 단결정 인 11603_11719 |를 사용하여 합성되었다 FZ 방법의 조건을 고안함으로써, 우리는 세계에서 처음으로 안정적인 단결정 성장을 달성했습니다 얻어진 단결정을 사용하여 만든 고체 전해질 부재는 기존의 소결 체보다 낫다조밀 한(Chumitsu), 이는 금속 바카라 꽁 머니의 침투를 방지합니다 단락 테스트 결과 : 10 ma/cm²의 큰 전류를 사용하더라도 내부 단락이 없으며 신뢰할 수있는 것으로 밝혀졌습니다 또한 25 ° C에서 10^-3S/CM을 초과하는 산화물 기반 고체 전해질 재료에 대해 세계에서 가장 높은 바카라 꽁 머니 이온 전도도를 발현합니다 이것은 유기 전해질의 바카라 꽁 머니 이온 전도도를 갖는다 (도 1)

그림 1 이번에 개발 된 단일 결정 고체 전해질 부재 (A, B) 및 전기 화학적 특성 (C, D)

(c)는 25 ° C에서 AC 임피던스 측정의 결과이며 전기 저항이 측정됩니다 전기 저항 값 (그래프의 아크 구성 요소 끝의 실제 임피던스 구성 요소)은 측정 된 샘플의 두께 및 영역에 의해 정규화되고 10-3s/cm 이상 (d)는 25 ° C에서 일정한 전류 DC 테스트 결과를 보여줍니다2에서도 시스템이 내부 단락없이 정상적으로 작동하고 있음을 나타냅니다

또한, 전극의 불충분 한 결합 및 고체 전해질의 이전 문제를 해결하기 위해 AD 방법을 적용 하였다 가넷 타입 산화물 단결정을 염기로 사용하는 고체 전해질 부재를 사용하여, 양성 전극의 니켈 기반 산화 산화물 물질을 AD 방법에 의해 형성하여 고 접착력과 전극-전해질 계면을 형성 하였다 음성 전극은 바카라 꽁 머니 금속으로 만들어졌습니다 이를 통해 우리는 5mm 직경 5mm, 두께가 07mm, 소형 전 고고 2 차 배터리를 25 ° C로 가역적 충전 및 배출을 허용하며 짧은 회로 또는 화재의 위험이 거의없이 매우 안전하고 신뢰할 수 있습니다 (그림 2)

그림 2 이번에 개발 된 작은 모든 고고 바카라 꽁 머니 2 차 배터리 (a)와 그 구성 (c), 및 25 ° C의 작동 온도에서의 충전/방전 사이클 특성 (b)

앞으로 우리는 핵심 전해질 단결정의 제조 기술에 관한 대량 생산 및 품질 안정화에 대한 연구 개발 및 품질 안정화에 대한 연구 개발을 발전시키기 위해 회사와 함께 계속 협력 할 것이며, 이는 우리의 핵심 기술이며, 대량 생산이 가능할 수있는 단결정 성장 기술의 개발을 고려할 것입니다 오랜 수명 및 높은 안전 및 신뢰성이 필요한 의료 응용 프로그램을 포함한 마이크로 배터리 분야에서 회사는 관련 회사와의 협력을 통해 2020 년경에 실질적인 사용을 구현하는 것을 목표로합니다

◆ 싱글 크리스탈

구성 원자 또는 분자가 특정 규칙에 따라 배열되는 상태의 고체 다결정은 단결정의 모음입니다 단결정에는 결정자 간 입자 경계가 없기 때문에 재료의 필수 물리적 특성은 부재에 반영됩니다 이 기능을 사용하여 우수한 기능을 갖춘 단결정 부재는 산업 제품에 널리 사용됩니다[참조로 돌아 가기]

◆ 소프트 전해질

이온이 외부 적으로 적용된 제품에서 적용된 전기장에 의해 움직일 수있는 고체 일반적으로, 바카라 꽁 머니 이온, 나트륨 이온, 양성자 (수소 이온), 산화물 이온 등과 같은 도체는 적용 할 수있다 관심있는 이온 만 고체 전해질에서 고속으로 이동할 수있는 것이 중요합니다 모든 고고 바카라 꽁 머니 2 차 배터리의 경우, 전하 및 배출로 인한 양극과 음극 사이의 바카라 꽁 머니 이온을 전달하는 데 사용됩니다 바카라 꽁 머니 이온뿐만 아니라 금속 바카라 꽁 머니 등의 외래 물질 오염 또는 침투로 인해 전자가 움직이면, 양성 및 음성 전극이 내부적으로 단락 (단축)되어 배터리로 작동 할 수 없습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 모든 단단한 바카라 꽁 머니 2 차 배터리

바카라 꽁 머니 2 차 배터리는 양성 전극 재료로서 바카라 꽁 머니 코발트 산화물과 같은 바카라 꽁 머니 전이 금속 산화물, 음성 전극 재료로서 흑연 탄소 재료 및 유기 전해질로 구성된 2 차 배터리입니다 바카라 꽁 머니 이온이 충전 중에 양의 전극에서 음극으로 이동하고 방전 동안 음의 전극에서 양극 전극으로 이동할 때 배터리로 작동합니다 1990 년대 초반 일본에서 실질적으로 사용되었으며, 배터리량 및 무게 당 추출 할 수있는 전기 (에너지 밀도)의 양이 다른 보조 배터리보다 훨씬 크기 때문에 휴대폰 및 랩탑과 같은 모바일 장치 용 배터리로 널리 사용됩니다 반면에 가연성 유기 전해질이 사용되기 때문에 연기 및 화재 사고의 위험이 있으며 안전성 향상은 어려운 일입니다 이 가연성 유기 전해질 용액보다는 비전압성 무기 전해질을 사용하여 모든 고고 바카라 꽁 머니 이차 배터리가 안전을 개선하는 데 사용될 것으로 예상됩니다 겔 중합체 재료 및 무기 고체 전해질 물질은 전해질 물질로서 연구되고있다[참조로 돌아 가기]

◆ 옥사이드 기반 고체 전해질

가넷 모양의 구조가있는 Li₇la₃Zr₂O₁₂, li_1.4al_0.4ti_1.6(po₄)₃와 같은 산화물로 구성된 고체 전해질 바카라 꽁 머니 이온 전도도는 10^-4약 S/CM, 10^-215127_15277[참조로 돌아 가기]

◆ Garnet 유형 산화물

Garnet (일본어 이름 : Garnet Stone)은 자연적으로 발생하는 규산염 미네랄 그룹의 이름이며 동일한 결정 구조를 갖는 인위적으로 합성 된 화합물을 가넷 형 산화물이라고합니다 가넷 타입 구조를 갖는 산화물로서, Yttrium 알루미늄 산화물 (YAG로 약어)과 같은 산업적으로 중요한 물질이 알려져있다 바카라 꽁 머니 2 차 배터리에서 고체 전해질로 사용하려면 바카라 꽁 머니을 포함해야하지만 바카라 꽁 머니 함유 가넷 유형 산화물은 모두 우수한 바카라 꽁 머니 이온 전도도를 나타낸다[참조로 돌아 가기]

◆ 에어로졸 증착 (AD) 방법

미세 입자가 가스와 혼합되어 노즐에서 감압 하에서 노즐에서 배출되는 기술로, 에어로졸 제트로서 기판과 충돌하여 필름을 형성하는 기술 AIST (약 1 μm의 입자 직경을 갖는 세라믹과 같은 미세 입자 물질과 같은 미세 입자 물질과 같은 미세 입자 재료가 가열하지 않고 가열없이 실온에서 고밀화 될 수있는 현상)를 사용하여 "실내 온도 충돌 현상"을 사용하여 가열없이 고밀도 또는 기계적 영향력을 실온에서 고밀도에 적용함으로써 가열없이 실온에서 고형화 될 수있는 현상을 사용한다) 실온에서 금속, 유리 및 플라스틱 필름 재료에 따라, 필름 형성 속도는 기존의 박막 형성 기술보다 수십 번 이상이다[참조로 돌아 가기]

◆ 부동 영역 용융 방법 (FZ Method)

이 이름은 단결정 성장 방법 중 하나이기 때문에 주어졌으며 용융 구역은 공중에 매달려 있습니다 용융 구역은 상부 및 하부 원료로드에 의한 표면 장력에 의해지지되고, 용융 구역을 천천히 움직여서 단결정이 자랍니다 도가니가 사용되지 않기 때문에, 도가니 재료가 혼합되어 있지 않기 때문에, 용융 구역이 국소화되기 때문에 조건을 고안함으로써, 휘발성이 높은 재료로도 단일 결정을 성장시킬 수있다[참조로 돌아 가기]