바카라 커뮤니티 (Nomaguchi Ari 회장) (이하 "AIST")고급 제조 프로세스 연구 부서[연구 부장 Murayama Nobumitsu] 연구원 Hamamoto Koichi 연구원, 기능적 통합 모듈화 연구 그룹의 연구원이자 연구원 인 Fujishiro Yoshinobu는 실온에서 높은 바카라 족보 이온 전도도를 보여줍니다세라믹 전해질시트를 성공적으로 개발했습니다

우리가 오늘 개발 한 세라믹 전해질 시트는 입자 경계 저항을 줄이는 새로운 발사 공정 기술을 달성했으며, 이는 이전에 어려웠으며 실온에서 높습니다총 전도도(1 × 10^-3s/cm) 또한, 넓은 면적 얇은 전해질 시트는 기존의 것보다 적은 제조 에너지로 제조 될 수있다 따라서 매우 안전합니다모든 솔리드 스테이트 바카라 족보 이온 배터리에 대한 세라믹 전해질이 될 것으로 예상됩니다 또한 방수성이 높기 때문에 차세대 저장소 배터리가됩니다바카라 족보-공기 배터리의 전해질 재료로 사용할 수 있으며 고성능 저장 배터리의 개발을 크게 가속화 할 것으로 예상됩니다

바카라 족보 이온 배터리는 고 에너지 밀도 및 고전압과 같은 우수한 특성을 가지며 작은 휴대용 정보 터미널 장치에서 널리 사용됩니다 앞으로 대형 바카라 족보 이온 배터리는 자동차, 전기 저장 및 하중 레벨링, 산업 기계 및 공작 기계와 같은 운송 장비에 완전히 사용될 것으로 예상되며 추가 안전이 필요합니다 바카라 족보 이온 배터리의 안전성을 향상으려면 아래를 참조하십시오소프트 전해질를 사용하는 것이 효과적인 것으로 간주됩니다 그 중에서도 세라믹 전해질은 매우 밀도가 높고 장기 안정성이 우수하며 적용될 것으로 예상됩니다 현재, 유기 전해질과 유사한 높은 바카라 족보 이온 전도도를 갖는 황화물 기반 세라믹 전해질은 유망한 것으로 간주되지만, 박막 등의 기계적 강도가 낮은 것과 같은 크기가 증가하는 문제는 여전히 남아있다 또한 방수성이 낮기 때문에 차세대 고성능 배터리 일 것으로 예상되는 바카라 족보 공기 배터리에 적용하기가 어렵다고 생각됩니다

세라믹 전해질 중에서도 매우 높은 수성 물질로서Nasicon 유형 결정 구조LTAP 기반 유리-세라믹 전해질9821_9915^-49926_10025

AIST는 이온 컨 유 구형 세라믹에 중점을두고 있으며 차세대 자동차 및 모바일 장치의 작은 전원으로 적용 할 수있는 새로운 유형입니다하이브리드 전원 공급 장치 기술에 대한 연구를 수행하고 있습니다 현재까지 산화물 이온 전도성 세라믹을 사용한 고성능 마이크로 소프 기술 (Science 2009,AIST TODAY 2011 Vol11 No08 [PDF : 10MB])와 같은 다양한 연료를 활용할 수있는 고효율 에너지 변환 기술을 개발하고 있습니다 이번에는혁신적인 배터리의 경우, 우리는 실온에서 높은 바카라 족보 이온 전도도를 나타내고 방수 기능을 나타내는 대 지역 시트 세라믹 전해질을위한 제조 공정 기술에 대한 연구 및 개발을 수행했습니다

이 연구는 방수성 나이시콘 유형의 결정 구조가있는 LTAP 기반 세라믹에 중점을 두 었으며, 이론적으로는 바카라 족보 이온 배터리보다 훨씬 큰 에너지 밀도를 가진 바카라 족보 공기 배터리뿐만 아니라 바카라 족보 공기 배터리에서도 적용을 고려합니다 이전의 기술에서, 나스 시콘 유형 결정 구조를 갖는 LTAP 기반 유리-세라믹 전해질은 약 1400 ℃의 고온에서 원료를 용융하는데 사용 된 다음, 재료를 유리체하여 얻은 분말은 전해질 시트 또는 전해질 서 말트테이트를 제조하는데 사용된다 고체 반응을 사용하면서 저온에서 결정화 된 분말을 직접 사용하고 상 분리를 사용하여 발사 기술을 개발함으로써, 우리는 기존의 얇고 얇은 LTAP 세라믹 전해질 시트를 제조하는 데 성공했으며, 넓은 영역 나스시콘 유형 결정 구조를 가지고 있으며 제조 에너지를 크게 감소시켰다 동시에,이 과정은 이전에 세라믹 전해질에 문제가되었던 결정들 사이의 입자 경계 저항성을 크게 감소시킬 수 있으며, 다결정 신체 임에도 불구하고 재료의 고유 한 이온 전도도에 가까운 총 전도도를 달성 할 수있다 발달 된 세라믹 전해질 시트 (그림 1)는 실온에서 전체 전도도 (1 x 10^-3S/CM) (그림 2)을 보여줄뿐만 아니라 방수성이 높으며 고온 영역 (최대 800 ° C)에서 사용할 수 있습니다

그림 1 : 발달 된 세라믹 전해질 시트

그림 2 : 세라믹 전해질 시트에서 바카라 족보 이온 전도의 온도 의존성

또한, 두께가 80 마이크로 미터 (µm) 인 세라믹 전해질 시트의 경우 약 5cm의 반경 곡률로 반복 된 굽힘 후에도 파손되지 않았습니다 (그림 3) 모바일 바디의 전원으로 사용될 때 문제가되는 진동과 같은 외부 응력에 유연하게 반응 할 수있을 것으로 예상됩니다

그림 3 세라믹 전해질 시트의 유연성

그림 4 저장 배터리의 충전 및 방전 테스트 다이어그램

가축 배터리의 고체 전해질로 기능하는지 확인하기 위해 이번에 개발 한 세라믹 전해질 시트를 도입했습니다올리 빈 타입 바카라 족보 철 포스페이트유기 전해질 함유 폴리머 필름 및 금속 바카라 족보 포일 음성 전극을 사용하여 코인 형 바카라 족보 이온 배터리를 준비하기 위해 양의 전극을 적용했습니다 이 코인 셀을 사용하여 전하/방전주기 테스트를 수행했으며, 5 번째주기에서 바카라 족보 철 포스페이트의 이론적 용량의 약 85%의 전하/방전 용량이 고체 전해질로 효과적으로 기능한다는 것이 확인되었다 (도 4)

개발 된 조성물을 갖는 세라믹 전해질을 사용하면, 금속 바카라 족보과 전해질이 직접 접촉 할 때 티타늄에 포함 된 티타늄은 분해의 요인이며, 유기 전해질을 포함하는 중합체를 포함하는 유기 전해질 배터리를 만들어야한다는 것이 알려져있다 앞으로, 우리는 금속 바카라 족보에 대한 내성이 높지만 이온 전도도가 낮기 때문에 실질적인 사용에 적합하지 않은 것으로 간주되며 모든 고형 상태 바카라 족보 이온 배터리 및 바카라 족보-공고 배터리의 프로토 타입 및 실제 적용을위한 연구 개발을 수행하는 데 적합하지 않은 것으로 간주되는이 제조 공정을 전해질 재료에 적용 할 계획입니다

◆ 세라믹 전해질, 고체 전해질

전해질은 염화나트륨 (NACL)과 같이 물에 용해 될 때 이온이되는 것을 의미합니다 수성 전해질 용액은 전기 (이온)가 흐르도록하지만 고체 상태에 남아있는 동안 흐르는 물질 (전달)을 "고체 전해질"이라고합니다 "세라믹 전해질"은 고체 전해질이며, 물질은 금속 산화물, 탄화물, 보드, 황화물 등과 같은 무기 화합물로 구성됩니다[참조로 돌아 가기]

◆ 총 전도도

바카라 족보 이온-도전성 세라믹 전해질은 종종 결정 입자 내부와 입자 경계 부분 사이에 상이한 이온 전도도를 가지며, 일반적으로 입자 경계 부분에서 낮은 이온 전도도를 갖는다 (높은 저항) 물질에 따라 다르지만 입자 경계 부분의 이온 전도도는 내부 곡물의 것보다 수에서 수백 배 낮습니다 따라서, 입자 경계 부분에서 개선 된 이온 전도도에 대한 요구가있다 총 전도도는 다결정 세라믹 전해질이며, 이는 전체 샘플의 전도도를 나타내며, 이는 결정 입자와 입자 경계의 결합 된 이온 전도도입니다[참조로 돌아 가기]

◆ 모든 솔리드 스테이트 바카라 족보 이온 배터리

안전성을 향상시키기 위해 현재 바카라 족보 이온 배터리의 유기 전해질 (가연성)을 확고한 새로운 세대 바카라 족보 이온 배터리 전해질 물질에는 겔 중합체 재료, 유기 및 무기 고체 전해질 재료 등이 포함됩니다 무기 고체 전해질은 황 함유 유리 및 황 기반 비정질 전해질 (Li₂S-P₂S₅), 바카라 족보 질화물 (li₃n), li₇la₃Zr₂O₁₂, Nasicon 유형 결정 구조가있는 Li_1+x+yal_xti_2-xsi_yP_3-yO₁₂(x = 03, y = 02) 등이 알려져 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 바카라 족보-공기 배터리

바카라 족보-공기 배터리는 바카라 족보 이온 배터리보다 이론적으로 에너지 밀도가 훨씬 높습니다 그것은 음의 전극 활성 재료로서 금속 바카라 족보으로 충전되고 배터리를 긍정적 인 전극 활성 재료로서 공기 중에 산소로 하급 할 수있는 배터리를 나타냅니다 바카라 족보은 금속의 이온이 될 가능성이 가장 높으며 음성 전극으로 사용될 때 전극과 양의 전극 사이의 전위차가 크기 때문에 높은 전압을 초래합니다 또한, 작은 크기의 원자는 질량 당 전기 용량을 증가시킬 수 있습니다 양의 전극의 활성 재료 인 산소는 배터리 셀에 포함될 필요가 없기 때문에 바카라 족보 이온 배터리보다 이론적으로 더 큰 중량 에너지 밀도 (WH/kg)를 달성 할 것으로 예상되며 자동차 배터리로 연구되고 있습니다
그러나 물, 질소 및 산소와 반응이 높은 바카라 족보 금속은 양극으로 사용되기 때문에 대기로 방출되는 양의 전극으로부터 물이 들어가는 것을 방지해야하며, 바카라 족보-아공 배터리에 대한 전해질 재료는 방수 및 에어로 이어져 가스가 통과하는 것을 방지해야합니다[참조로 돌아 가기]

◆ Nasicon 형 크리스탈 구조

Nasicon 유형의 결정 구조는 무엇입니까? 중₂(XO₄)₃(M : Transition Metal, X : S, P, AS, MO, W 등) 및 MO₆옥타 데론 및 XO₄사면체가 정점을 공유하고 3 차원으로 배열하는 구조가 있습니다 큰 공극과 병목 현상은 종종 결정 구조에 존재하기 때문에, 그러한 구조는 바카라 족보 및 나트륨 이온과 같은 양이온의 호스트 재료 일 수있다[참조로 돌아 가기]

◆ LTAP 기반 유리-세라믹 전해질

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Glass Ceramics는 비정질이며 열처리 등을 적용하여 미세 결정을 생성하는 유리의 한 종류입니다 기존의 전해질 생산에서, 고온에서 용융 된 원료를 켄칭하여 얻은 비정질 분말을 사용하여 기판 또는 시트와 같은 성형 체를 생성 한 다음, 결정화를 위해 열처리를 수행하여 전해질 시트를 얻습니다 이번에 개발 된 방법은 저온에서 결정화 된 원료를 사용하여 시트와 열처리를 형성하여 제조에 사용되는 에너지를 크게 줄일 수있게하는 것입니다[참조로 돌아 가기]

◆ 하이브리드 전원 공급 장치 기술

고효율 발전 및 고용량 저장 기능을 하나로 결합한 새로운 에너지 시스템 AIST는 차세대 자동차 및 모바일 장치의 작은 전원으로 적용될 수있는 새로운 전력 시스템을 개발하는 것을 목표로하고 있으며, 에너지 효율적인 발전기 및 고소도적 작동 및 고온 작동을 결합 할 수있는 다양한 연료, 에너지 효율적인 발전기 및 모든 통합 상태 바카라 족보 이온 배터리를 처리 할 수있는 솔리드 산화물 연소 배터리 (SOFC)를 결합한 새로운 전원 공급원을 개발하는 것을 목표로하고 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 혁신적인 저장소 배터리

휘발유 차량과 유사한 범위를 가진 전기 자동차를 실현하기 위해 현재 보관 배터리의 용량이 5 ~ 7 배가 필요하다고 말합니다 (출처 : 경제, 무역 및 산업부, "차세대 차량 배터리의 미래에 대한 권장 사항"2006 년 8 월) 이 목표를 달성하기 위해서는 모든 고체 상태 바카라 족보 이온 배터리 및 바카라 족보 공기 배터리와 같은 혁신적인 스토리지 배터리를 개발할 필요가 있습니다[참조로 돌아 가기]

◆ 올리 빈 형 바카라 족보 철 포스페이트

바카라 족보 철 포스페이트 (LifePo₄)는 고온에서도 강한 결정 구조와 높은 열 안정성을 갖는 바카라 족보 이온 배터리의 양수 전극 재료이며 이론적 용량은 171mAh/g입니다 코발트 등을 사용하는 양의 전극 재료보다 자원 제약이 적으며 실제 응용도 진행 중입니다[참조로 돌아 가기]