Professor Ichisugi Taro, the Faculty of Applied Chemistry at the School of Materials and Technology, Tokyo Institute of Technology, and Assistant Professor Kawabako Hideyuki of Tohoku University, have teamed up with Chief Researcher Shirasawa Tetsuro of the 바카라 커뮤니티, and Professor Shiraki Masaru of the Nippon Institute of Technology, and others, and 전극 및 고체 전해질에 의해 형성된 인터페이스에서 불순물을 제어함으로써 모든 고형 상태 배터리의 용량을 성공적으로 두 배로 늘렸다
바카라 꽁 머니 솔리드 스테이트 배터리의 개발 목표에는 배터리 용량 증가 및 전력 출력 증가가 포함됩니다 배터리 용량의 증가는 장치를 사용할 수있는 시간이 연장되는 반면, 출력이 높을수록 더 짧은 충전과 큰 전력을 제거 할 수 있습니다
전극 재료 Lini는 현재 리튬 이온 바카라 꽁 머니에 설치된 일반 전극 재료보다 더 높은 전압을 생성합니다0.5Mn1.5O4관심을 끌고 있습니다 Lini0.5Mn1.5O4방전 상태, Li "0”NI0.5Mn1.5O4충전 상태로 설정되었습니다 그러나 불순물이없는 깨끗한 전극/전해질 계면이 생성되면 리튬 함량이 Li의 두 배 "2”NI0.5Mn1.5O4방전 상태, li "0”NI0.5Mn1.5O4요금 상태로 사용할 수 있습니다 이것은 용량의 두 배를 달성했음을 의미합니다
또한 인터페이스가 형성 될 때 자발적으로 리튬 이온이 이동하고 Li2ni0.5Mn1.5O4의 이질적인 존재 싱크로트론 X- 선 회절 측정에 의해 밝혀졌다
이 연구는 고용량의 바카라 꽁 머니 고체 상태 배터리를 실현하는 데 중요한 단계 일뿐 만 아니라 전극과 고체 전해질 사이의 인터페이스에서 이온 수송 이론의 구성으로 이어집니다
이 연구 결과는 1 월 25 일 (Eastern US Time)에 발표 될 예정입니다ACS 응용 재료 및 인터페이스"
고형 전해질을 사용하는 바카라 꽁 머니 고체 배터리는 매우 안전하고 저항력이 높습니다에너지 밀도(1) 고속 충전 및 배출 특성을 결합한 차세대 바카라 꽁 머니이며 전기 자동차 및 전자 장치의 차세대 전원이 될 것으로 예상됩니다 LICOO2시스템의 전극 재료 외에도 Lini는 더 높은 전압 (약 5V)을 생성하는 전극 재료입니다0.5Mn1.5O4를 사용한 고전력 올 솔리드 스테이트 바카라 꽁 머니 관심을 끌고 있으며 적극적인 연구가 수행되고 있습니다
Lini0.5Mn1.5O4를 사용하는 바카라 꽁 머니 고체 상태 배터리에서 배출 된 상태는 "Lini0.5Mn1.5O4"및"li "2”NI0.5Mn1.5O4"사용 바카라 꽁 머니 용량을 두 배로 늘릴 것으로 예측할 수 있습니다 하지만 지금까지 Li2ni0.5Mn1.5O4방전 상태에서
이 연구 그룹은 초고 진공 공정을 사용하여 박막 제조 기술을 활용하여 불순물이 포함되지 않은 깨끗한 전극/전해질 계면으로 바카라 꽁 머니 고체 상태 배터리를 제조했습니다 특히epitaxial GrowthLini with (2)0.5Mn1.5O4그 위에 박막과 li3po4고체 전해질을 퇴적하고 마침내 Li를 음성 전극으로 증착시켰다 결과적으로,2ni0.5Mn1.5O4방전 상태, Li "0”NI0.5Mn1.5O4충전 상태로서 (그림 1a)
이 바카라 꽁 머니는 47V 및 28V에서 작동하며 전통적인 lini 용량으로0.5Mn1.5O4전극 재료를 사용한 바카라 꽁 머니 용량의 두 배입니다 (그림 1B) 또한, 인터페이스는 불순물을 포함하지 않는 깨끗한 전극/전해질 인터페이스이기 때문에, 인터페이스 저항은 낮고, 높은 출력이 달성된다 대조 실험으로서, 불순물이 전극/전해질 계면에 혼합 될 때, 충전/방전 작동은 관찰 될 수 없었다 (도 1C) 이러한 결과는 불순물을 포함하지 않는 깨끗한 인터페이스를 실현하는 것이 바카라 꽁 머니 용량을 높이는 데 매우 중요하다는 것을 의미합니다
또한, 우리는이 증가 된 바카라 꽁 머니 용량이 증가하는 메커니즘을 자세히 조사했습니다 리니0.5Mn1.5O4에피 택셜 박막을 제조 한 후, 고체 전해질 Li3po4리튬 이온이 자발적으로 li3po4Lini에서0.5Mn1.5O4로 이동 한 것으로 밝혀졌습니다 또한, 결정 구조가 X- 선 싱크로트론 회절 측정에 의해 검사 될 때, LINI0.5Mn1.5O4Epitaxial 박막의 인터페이스 근처2ni0.5Mn1.5O4불균일하게 형성되는 것으로 밝혀졌다 (도 2A)
바카라 꽁 머니는 고체 전해질에 리튬 전극을 증착하여 리튬 이온의 자발적 움직임을 더욱 촉진하여 제조됩니다0.5Mn1.5O4epitaxial 박막은 li2ni0.5Mn1.5O4그것은 에피 택셜 박막으로 완전히 변형되는 것으로 밝혀졌습니다 (그림 2b) 이는 불순물을 포함하지 않는 깨끗한 계면의 형성으로 인해 리튬 이온이 고체 전해질 쪽에서 부드럽게 움직일 수 있기 때문입니다0.5Mn1.5O4옆으로 옮긴 것으로 여겨집니다
그림 1 Lini0.5Mn1.5O4바카라 꽁 머니 고체 배터리의 전하 및 배출 결과
(a)Cyclic voltamtrety(터미널 3) 및 (b) 바카라 꽁 머니 용량 50 번째 시간은 안정적인 충전 및 배출 작업이있는 것으로 확인되었습니다 (c) 계면에 불순물이 존재할 때 순환 전압 전류 충전 및 배출 작업은 확인되지 않았습니다
그림 2 Lini0.5Mn1.5O4바카라 꽁 머니 고체 상태 배터리에서 인터페이스 형성 프로세스 및 충전/방전 작동의 개략도
(a) 인터페이스가 형성된 직후의 외관 리니0.5Mn1.5O4에피 택셜 박막을 제조 한 후, 고체 전해질 Li3po4예금되었습니다 리튬 이온의 자발적 움직임으로 인해 Li2ni0.5Mn1.5O4고르지 않게 생산됩니다 mgo는 li3po4의 악화를 방지하는 보호 층입니다 (b) - (d) 충전 및 배출 작업 동안의 박막 구조 (b)는 바카라 꽁 머니가 리튬 전극으로 제조 된 직후 상황을 보여줍니다 리튬 이온의 자발적 움직임이 촉진되고 Lini0.5Mn1.5O4에피 택셜 박막은 li2ni0.5Mn1.5O4에피 택셜 박막으로 완전히 변형되었습니다 (방전 상태) (c) 충전 및 배출 작업 중에 바카라 꽁 머니 상태를 나타내고 (d) 충전 상태를 나타냅니다 또한 그림에서 l0NMO, LNMO, L2NMO는 li0ni0.5Mn1.5O4, Lini0.5Mn1.5O4, li2ni0.5Mn1.5O4
이번에는 Lini0.5Mn1.5O4바카라 꽁 머니 솔리드 스테이트 배터리에서 배터리 용량을 두 배로 늘리는 것은 깨끗한 전극/전해질 인터페이스의 새로운 역할을 강조합니다 현재까지 깨끗한 인터페이스를 통해 달성 된 낮은 인터페이스 저항 및 고속 충전 및 방전 외에도 배터리 용량을 두 배로 늘리면 바카라 꽁 머니 솔리드 스테이트 배터리의 적용 범위가 확장 될 것이며 실제 사용을 목표로하는 주요 단계로 생각됩니다
이 연구는 Toyota Motor Corporation, 새로운 에너지 및 산업 기술 개발 기관 (NEDO), 일본 과학 및 기술 기관 (JST) 및 과학 프로모션 협회 (JSPS)의 지원으로 수행되었습니다
게시 된 잡지 :ACS 응용 재료 및 인터페이스
종이 제목 : 깨끗한 고체 전해질/전극 인터페이스의 두 배의 고형 상태 바카라 꽁 머니 용량
저자 : Hideyuki Kawasoko, Tetsuroh Shirasawa, Kazunori Nishio, Ryota Shimizu, Susumu Shiraki 및 Taro Hitosugi
doi : 101021/acsami0c21586