全固体リチウム電池の界面規制の研究における重要な進歩

電気自動車や携帯電話向けの次世代リチウムイオン電池は、より高いエネルギー密度とより優れた安全性を備えた全固体リチウムイオン電池を選択します。新素材と全固体リチウムイオン電池の研究開発を加速するために、第13次5カ年計画は初めて材料ゲノム技術の国家主要研究開発プログラムを立ち上げました。ハイスループットコンピューティング、合成、検出、データベース（機械学習とビッグデータのインテリジェント分析）の新しい概念と技術を通じて、全固体リチウムイオン電池の研究開発を加速させたいと考えています。材料ゲノム技術に基づく全固体電池の研究開発に関する国家主要プロジェクトが設立され、北京大学深セン大学院新材料学部のパン・フェン教授が主任科学者として共同で実施しました。 11の組織が主導しています。

このプロジェクトの重要な部分には、新しい固体電解質と固体電池材料の研究開発が含まれます。固体電解質は、主に無機固体電解質、固体高分子電解質、複合固体電解質に分けられます。従来の固体高分子電解質は、導電率が低く、室温近くの電位窓が狭いのに対し、無機固体電解質は柔軟性が低く、界面インピーダンスが大きい。この2つの組み合わせとして、複合固体電解質は柔軟性を備えているだけでなく、比較的低温でも優れた導電性を備えており、幅広い研究の見通しがあります。

Pan Feng教授のグループは、最近、複合固体電解質と界面調整の研究において重要な進歩を遂げました。無機-有機複合固体電解質（CSE-B-71515）は、無機固体電解質（Li.3Al 0.3Ti1.7（PO4）3）、有機ポリオキシエチレン（PEO）、およびホウ酸ポリエチレングリコール（BPEG）を7：1.5：1.5。無機固体電解質はリチウムイオンのチャネルを提供し、複合固体電解質に高い機械的強度を持たせます。有機高分子PEOは、リチウムイオンを伝導するだけでなく、セラミック粒子の結合にも関与します。有機小分子BPEGは、最初にPEOの結晶化度を低下させ、次に固-固界面間のハードコンタクトをソフトに変更します。接触すると、リチウムが金属上に堆積し、より均一に放出されます。上記の特性により、電解質は物理的および化学的にリチウムデンドライトの形成を十分にブロックできます。さらに、リン酸鉄リチウムと金属リチウムが、摂氏60度の複合固体電解質の正極と負極として使用されました。 158 mAhg-1の比容量は0.1C比で得られ、94mAhg-1は2C比で得られました。この研究は、固体電解質の研究にとって重要な指針となる価値があります。

この研究は、最新の国際ジャーナルAdvanced Energy Materials（Adv。Energy。Mat。、2017、1701437、DOI：10.1002 /aenm。201701437、インパクトファクター16.7）に掲載されました。作業は潘鳳教授によって行われ、ポスドクのヤン・ルイが最初の著者およびチームとして共同執筆しました。この作品は、国家キーマテリアル遺伝子プロジェクトと広東イノベーションチームによってサポートされています。

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