リチウム金属-無機固体電解質界面の超高速作製プロセス

エネルギー・環境科学 ( IF 38.532 ) 出版日 : 2021-06-24 DOI。 10.1039/d1ee00759a

北浦宏和、細野英二、周浩晟

抽象的

リチウム負極は、無機固体電解質（ISE）を用いた次世代電池への応用が期待されている。 LiとISEを接合する場合、界面反応が性能劣化の原因となることが多く、そのような接合は避けられてきた。 本報告では、反応性を利用してLiとISEの間に良好な界面を超高速で形成する新たな戦略を示す。本報告では、反応性プロセス（超音波アシスト融合溶接法）を用いて、LiとISEの間に良好な界面を超高速で形成するための新しい戦略を実証した。 超音波照射が溶融LiとISE間の適切な界面形成に役立ち、接合プロセスがわずか数秒で終了することを見いだした。得られた界面は低抵抗であり、0.5 mA cm-2 の高電流密度で使用可能であった。この超高速プロセスにより、次世代電池の試作セルの開発が促進された。

より広い文脈

理論容量が大きく（3860 mA h g-1）、負電位（標準水素電位に対して-3.04 V）を有するLi金属は、究極の負極材料とされている。無機固体電解質（ISE）とLi金属を用いた全固体電池は、高い安全性とエネルギー密度を兼ね備えた次世代電池として期待されている。そのため、リチウムイオン電池の研究においては、ISEにLi金属を簡単なプロセスで短時間に効率よく接合する技術が重要である。したがって、Li-ISE電池の研究においては、簡単なプロセスでLi金属をISEに短時間で効率よく接合する技術が重要である。本報告では、超音波を用いてLi金属とISEを短時間で接合する新しい手法である超音波アシスト熱融着接合法を実証した。その結果、超音波照射によりLiとISEの界面形成が促進され、わずか数秒で接合プロセスが終了することを見出した。この超高速プロセスにより、試作セルの開発が促進された。電気化学的に有利なLi-ISE界面を容易に形成できるこの技術は、人々をLiとISEの煩わしさから解放する。電気化学的に有利なLi-ISE界面を容易に形成するこの技術は、Li負極作製の煩わしさから人々を解放し、次世代電池の実現と電気自動車の利用を促進する。

リチウム金属-無機固体電解質界面の超高速調製プロセス

リチウム負極は、無機固体電解質（ISE）を用いた次世代電池への応用が期待されている。LiとISEを組み合わせる場合、界面反応は一般的に性能劣化につながるため、これまでは避けられてきた。本報告では、反応性プロセス（超音波支援融着法）を用いて、LiとISEの間に良好な界面を超高速で形成する新たな戦略を実証した。超音波照射により、溶融LiとISEの間に適切な界面が形成され、接合プロセスが数秒で完了することを見いだした。得られた界面は低抵抗であり、0.5 mA cm-2の高電流密度で使用できる。この超高速プロセスは、次世代電池のプロトタイプセルの開発を容易にする。

リチウム金属は、理論容量が大きく（3860 mA h g-1）、負電位（標準水素電位に対して-3.04 V）を持つことから、究極の負極材料と考えられている。無機固体電解質（ISE）とリチウム金属を用いた全固体電池は、高い安全性と高エネルギー密度を有する次世代電池として期待されている。そのため、簡単なプロセスで短時間に効率よくリチウム金属とISEを接合する技術は、Li-ISE電池の研究において非常に重要である。しかし、従来の方法では、長時間の面倒な工程が必要であった。本報告では、超音波を用いてリチウム金属とISEを短時間で接合する新しい戦略、超音波支援熱融着法を実証した。その結果、超音波照射により、溶融リチウムとISEの界面形成が促進され、接合工程がわずか数秒で完了することを見出した。得られた界面は低抵抗であり、高電流密度での使用が可能である。この超高速プロセスは、試作電池の開発を容易にする。この技術により、電気化学的に有利なLi-ISE界面が容易に作製できるため、リチウム負極を製造する手間から解放され、次世代電池の実現と電気自動車の普及が促進される。

注：中国語の翻訳はコンピュータープログラムによるものです。

ソースエネルギー・環境科学