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負極

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1: 2015/03/05(木) 21:46:38.65 ID:???.net
掲載日:2015年3月5日
http://news.mynavi.jp/news/2015/03/05/249/

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 正極と負極、電解質のすべてが固体から構成される全固体リチウム電池で、極めて低い電極/電解質界面抵抗を実現するのに、東北大学原子分子材料科学高等研究機構の春田正和(はるた まさかず)助手(現・同志社大学准教授)と白木将(しらき すすむ)講師、一杉太郎(ひとすぎ たろう)准教授らが成功した。電極(コバルト酸リチウム)と電解質(窒素添加リン酸リチウム)からなる高品質な界面を作り、その界面抵抗を、液体電解質を使う場合よりも低く抑えた。
全固体リチウム電池の実用化に向けて、課題が解決できる見通しをつけた。3月4日付の米化学会誌Nano Lettersオンライン速報版で発表した。

 全固体リチウム電池は、高い安全性とエネルギー密度を両立する次世代の高性能畜電池として期待されている。
液体の電解質を用いないため、 液漏れや発火の危険がなく、安全性が高い。しかし、その実用化には課題が多い。
特に、電極と電解質の界面における抵抗(電極/電解質界面抵抗)が高く、リチウムイオンの移動が制限されてしまうため、高速の充放電が困難だった。

 研究グループは、試料作製からイオン伝導性の測定まですべてに関して、超高真空下で実施できる同一の実験装置をトヨタ自動車と共に東北大学に建設した。この装置で、成膜条件を最適化し、不純物や欠陥の少ない高品質な薄膜を積層して全固体薄膜電池を作製した。試料を一度も大気にさらしていないため、理想的な電極/電解質界面ができ上がった。

 そして、その電極/電解質界面のイオン伝導性を測定した。その結果、コバルト酸リチウムと窒素添加リン酸リチウムの界面で原子配列の乱れを減らすと、界面抵抗が極めて低い8.6Ωcm2を得た。この値は、これまで報告されていた全固体電池の値の1/10程度、液体電解質を用いた電池の界面 抵抗の1/3程度だった。

続きはソースで

<画像>
図1. 全固体リチウム薄膜電池の写真(左)および断面図の概略図(右)(提供:東北大学)
http://news.mynavi.jp/news/2015/03/05/249/images/001l.jpg

図2. 全固体薄膜電池の電極/電解質界面の抵抗測定結果。青色の円弧の大きさから、電極/電解質界面の抵抗が8.6Ωcm2と見積もることができる。(提供:東北大学)
http://news.mynavi.jp/news/2015/03/05/249/images/002l.jpg

<参照>
全固体電池において、極めて低い電極/電解質界面抵抗... | プレスリリース | 東北大学 -TOHOKU UNIVERSITY-
http://www.tohoku.ac.jp/japanese/2015/03/press20150303-01.html

Negligible “Negative Space-Charge Layer Effects” at Oxide-Electrolyte/Electrode Interfaces of Thin-Film Batteries - Nano Letters (ACS Publications)
http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/nl5035896

引用元: 【材料科学/電気化学】低い界面抵抗を実現、全固体電池に前進 - 東北大

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1: 2014/07/16(水) 02:22:56.09 ID:???.net
■京大、高エネルギー密度を有するマグネシウム金属2次電池を開発

 京都大学は7月11日、既存のリチウムイオン電池からの置き換えが可能な高エネルギー密度を有するマグネシウム金属2次電池を開発したと発表した。

 同成果は、同大大学院 人間・環境学研究科の内本喜晴教授、折笠有基助教、同大大学院工学研究科の陰山洋教授、白眉センターのタッセル・セドリック特定助教らによるもの。
高輝度光科学研究センター(Spring-8)と共同で行われた。詳細は、オンライン科学雑誌「Scientific Reports」に掲載された。(中略)

 今回の研究では、正極材料の結晶構造を精密に制御することにより、マグネシウムイオンの拡散パスを確保したMgFeSiO4正極材料を開発した。同材料を用いることで、既存の正極材料と比較して2倍のマグネシウムイオンを挿入脱離することが可能となった。同材料は、Si-Oの結合によって安定化されているため、長期間にわたって充放電を繰り返すことができる。さらに、研究グループは、マグネシウムビストリフルオロメタンスルホンイミド(Mg(TFSI)2)とトリグライム(Triglyme)を組み合わせた電解質によるマグネシウム金属負極の安定な動作を実証した。なお、今回の研究では、大型放射光施設Spring-8の高輝度放射光を用いることにより、安定で高エネルギー密度の充放電反応のメカニズムの解明に成功した。そして、この正極と電解質に、マグネシウム金属を負極として組み合わせて、
世界最高性能のマグネシウム2次電池を作製できたという。(後略)

詳細・続きはソースで

http://news.mynavi.jp/news/2014/07/14/355/
http://news.mynavi.jp/ マイナビニュース [2014/07/14] 配信
http://anago.2ch.net/test/read.cgi/scienceplus/1403379058/117 依頼

Press Release (2014/07/11)
http://www.jst.go.jp/pr/announce/20140711/index.html

High energy density rechargeable magnesium battery using earth-abundant and non-toxic elements
http://www.nature.com/srep/2014/140711/srep05622/full/srep05622.html

引用元: 【材料科学】京大、高エネルギー密度を有するマグネシウム金属2次電池を開発

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1: 伊勢うどんφ ★ 2014/02/13(木) 23:14:25.46 ID:???

ケンブリッジ大学は2月3日、従来の10倍以上の容量を持つシリコン型次世代リチウムイオン電池の内部反応を実験的に解析可能な技術を開発し、その反応機構を解明したと発表した。

同成果は、同大 先端光電子工学センターの緒方健博士(JSPSリサーチフェロー)、化学学部のClare Grey教授らによるもの。
詳細は、英国科学誌Nature Publishing Groupの「Nature Communications」に掲載された。

シリコンはリチウムイオン電池の負極に用いられ、従来の炭素を用いた電極の10倍以上の容量密度を有する。
そのため、スマートフォンやタブレット、ノートPCをはじめとするモバイルデバイス、および電気自動車などの高容量ニーズへの応用が期待されている。
しかし、電池の劣化原因となる作動中の詳細な反応機構は非常に複雑で、これまで良くわかっておらずシリコンの電極への応用は限られていた。

1つのシリコン原子は、最大で4つ程度のリチウム原子を吸収し合金化するため、充放電中にその体積は最大で300%程度の膨張・収縮を繰り返し、それが劣化へと繋がる。
また、合金は無秩序に原子が並んだ状態を主に取るため、従来の解析方法で詳細な原子レベルの情報を得ることは難しい状況だった。

そこで今回、研究グループは、体積膨張を緩和するシリコンナノワイヤと無秩序原子配列の定性・定量解析が可能な核磁気共鳴技術を組み合わせた用いた新しい測定システムを開発した。
さらに、同技術を用いることで、電池動作中の詳細な原子結合状態推移を複数回の充放電サイクルにわたり明らかにした。
この成果により、現在、負極中に部分的に使用されているシリコンの比率が急速に増加し、正極の開発状況に伴い、従来の数倍程度の容量を有する次世代リチウムイオン電池の開発が期待されるとコメントしている。

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マイナビニュース 2/3
http://news.mynavi.jp/news/2014/02/03/422/index.html

NATURE COMMUNICATIONS
Revealing lithium–silicide phase transformations in nano-structured silicon-based lithium ion batteries via in situ NMR spectroscopy
http://www.nature.com/ncomms/2014/140203/ncomms4217/full/ncomms4217.html



従来の10倍の容量を有する次世代蓄電池の反応機構を解明/ケンブリッジ大の続きを読む
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