硫化物系固体電解質の合成技術と全固体電池への応用

第1部 硫化物固体電解質の開発状況と正極・負極界面の設計

(2017年10月26日 10:00～11:30)

　リチウムイオン電池の全固体化は、有機溶媒電解質に起因する様々な問題を解決するものとして期待されている.講演では、リチウムイオン電池の全固体化に向けて開発された固体電解質、それらを使用した際に界面で生じる課題ならび解決に向けた取り組みについて紹介するとともに、高容量負極の可能性についても言及する.

1. リチウムイオン電池の全固体化
   1. リチウムイオン電池の課題
   2. 全固体化への期待
   3. リチウムイオン伝導性固体電解質
2. 硫化物固体電解質系全固体電池における正極界面
   1. 硫化物固体電解質系における課題
   2. 正極界面におけるナノイオニクス
   3. ナノイオニクスに基づく界面設計
   4. 高出力界面の構築
   5. 計算科学からのアプローチ
3. 硫化物固体電解質系全固体電池における負極界面
   1. 全固体電池におけるシリコン合金負極
   2. シリコン合金負極のサイクル特性
• 質疑応答

第2部 硫化物系全固体電池の試作と抵抗解析

(2017年10月26日 12:10〜13:40)

　近年、研究開発が盛んとなっている全固体電池について、固体電解質の合成から、全固体電池試作、特性評価、劣化解析や全固体電池特有の評価手法について解説する。特に全固体電池の内部抵抗解析と、最新のIn – situ観察技術について評価事例を交えて解説する。

1. 全固体リチウムイオン電池について
2. 全固体リチウムイオン電池の試作
   1. 固体電解質の合成
   2. 全固体リチウムイオン電池の試作
3. 全固体リチウムイオン電池の評価・解析事例
   1. 全固体電池の評価に有用な物理解析技術
   2. 電極構造と内部抵抗の関係
   3. 充放電中の電極構造の動的観察 (In – situ SEM)
• 質疑応答

第3部 金属硫化物系イオン伝導ガラスNa2S – Al2S3の創製と構造がイオン伝導性に与える影響

(2017年10月26日 13:50〜15:20)

　本講座では、これまでのイオン伝導ガラスの開発研究において主流ではなかった金属硫化物Al2S3に着目し、いくつかの硫化物系イオン伝導ガラスの構造解析結果に基づいて設計・合成したNa2S – Al2S3ガラスのイオン伝導性について報告します。 　さらに、中性子と放射光X線を併用したガラスの構造解析も行い、ガラス中に発現したイオン伝導性と構造との関係性についても議論します。

1. 研究背景
   1. 全固体Naイオン電池と固体電解質材料としてのイオン伝導ガラス
   2. これまでのNaイオン伝導ガラスの開発と構造研究
   3. 構造解析の結果に基づいたNa2S – Al2S3ガラスの開発指針
2. Na2S – Al2S3ガラスの創製
   1. メカニカルアロイング法によるNa2S – Al2S3ガラスの合成
   2. 交流インピーダンス法によるNa2S – Al2S3ガラスの電気伝導度測定
3. Na2S – Al2S3ガラスの構造解析
   1. 中性子・X線の散乱と二体分布関数解析の基礎
   2. Na2S – Al2S3ガラスの中性子・放射光X線回折測定
   3. Na2S – Al2S3ガラスの二体分布関数解析による短距離構造の解析
   4. 逆モンテカルロ法によるNa2S – Al2S3ガラスの3次元原子構造モデルの構築
4. Na2S – Al2S3ガラスの構造とイオン伝導性
   1. 3次元原子構造モデルの解析によるNa2S – Al2S3ガラス中のNaイオンの存在環境
   2. Na2S – Al2S3ガラスのイオン伝導経路の解析
5. まとめ
• 質疑応答

第4部 液相法による硫化物系電解質の調製と全固体リチウム電池への応用

(2017年10月26日 15:30〜17:00)

　リチウムイオン二次電池の信頼性・安全性を向上し、コンパクト化を可能にするためには、全固体化が必須であり、優れた固体電解質の開発とその量産技術が望まれている。 　本セミナーでは、先ず、硫化物系固体電解質の導電率を高めるための取り組み、液相から硫化物系固体電解質ナノ粒子を合成する方法、得られた電解質を用いた全固体電池の特性を紹介する。次に、電気泳動堆積法によって硫化物系固体電解質厚膜および正極活物質厚膜を集電体上に形成する方法と正極複合体厚膜の微構造制御に関する研究成果を詳しく説明する。

1. 液相加振 (LS) 法によるLi2S – P2S5系固体電解質 (LPS) の合成と特性評
   1. LS法におけるLPS反応プロセス
   2. 調製したLPSの構造と特性
   3. LPSを用いた全固体電池の構築
2. 液相加振 (LS) 法によるLi2S – P2S5 – LiI系固体電解質 (LPSI) の合成と特性評価
   1. LS法におけるLPSI反応プロセス
   2. 調製したLPSIの構造と特性
   3. LPSIを用いた全固体電池の構築
3. 電気泳動堆積 (EPD) 法によるLiイオン電池正極複合体の作製と界面設計
   1. LPS前駆体のエステル系溶媒中における静電的分散とEPD厚膜成形
   2. 正極活物質の塩化メチレン中における静電的分散とEPD厚膜成形
4. まとめ
• 質疑応答