報告書番号

T00036

タイトル（和文）

全固体型リチウム二次電池の開発 -固体電解質のイオン導電性向上と全固体型電池の試作-

タイトル（英文）

Research and Development of All-Solid-State Lithium Secondary Batteries -Improvement of Ionic Conductivity and the Prototype Fabrication of All-Solid-State Batteries

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

全固体型リチウム二次電池の実現可能性を見極めるため、そのキーデバイスである固体電解質のイオン導電性の改善を試みた。その結果、放電プラズマ焼結(SPS)法による焼結性の向上により、リチウムランタンチタン酸化物((Li,La)TiO3)において当初の目標値である室温導電率10^-3Scm^-1を達成した。この固体電解質上に静電噴霧析出(ESD)法によりリチウムマンガンスピネル正極(LiMn2O4)を直接薄膜合成し、金属リチウムとの界面にはポリマー電解質を用いて、コンポジット全固体型リチウム二次電池を試作し、その動作を確認した。その結果、良好な充放電特性が得られ、コンポジット型の全固体型リチウム二次電池が実現可能であることを示した。

概要 （英文）

We proposed a "composite concept" all-solid-state lithium secondary battery in which a ceramic electrolyte is placed at the cathode interface, and a polymer electrolyte at the anode interface. In this setup, high-voltage cathode material can be utilized with a Li anode. Moreover, the volume change during charging and discharging is reduced by the polymer flexibility. In the work, we have employed two unique preparation techniques, spark-plasma sintering (SPS) and electrostatic spray deposition (ESD). SPS is a densification process which makes use of microscopic electrical discharge between particles under pressure. This method enables us to prepare dense pellets, which leads to an increase of conductivity . ESD is a thin film preparation process in which a fine spray of a precursor solution is generated electrohydrodynamically for direct deposition onto a heated electrolyte to form lithium manganese oxide (LiMn2O4) at a lower temperature than that of conventional solid-state reaction. The interface impedance between LiMn2O4 and (Li,La)TiO3 was determined by EIS to be about 350 Ω at 333 K . This low impedance was a result of the low-temperature synthesis using ESD and the chemical stability of (Li,La)TiO3. The cycle characteristics of the coin-type cell showed high reversibility and thus this combination of materials exhibited no significant side reactions.

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