全固体電池：性能低下要因を解明：プロトンが犯人（動画）：
Allsolidstate battery:The factors that reduce performance: Proton：
全固态电池：阐明降低性能的因素：Proton 是罪魁祸首
ー150℃加熱処理で性能改善ー
東京工業大学、
東京大学、
産業技術総合研究所、
山形大学、研究グループが、全固体電池の性能低下要因の一つを解明した。
- さらに加熱処理だけで、
- 低下した性能を大幅に向上させる、
- 新技術の開発にも成功した。
全固体電池：
ー性能低下要因を解明ー
従来の問題点：
全固体電池は、「固体電解質と電極が形成する界面抵抗」が大きい。
そのため、「充電に要する時間がリチウムイオン電池より長くなること」が課題だった。
今回の発見：
全固体電池の界面抵抗は、
大気中の水蒸気によって大きく増加し、電池性能を低下させることを発見した。
加熱処理で大幅性能向上：
加熱処理だけで、低下した性能を、大幅に向上させる技術開発に成功した。
全固体電池の実用化に大きく貢献する成果だ。
蓄電・発電機器 – スマートジャパン
https://www.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/2201/11/news057.html
全固体電池の性能：加熱処理で大幅に向上
ー電気自動車用電池への応用に期待ー
公開日：2022.01.07
研究の要点：
プロトンが電池性能を低下
全固体電池用の電極材料を様々な気体に曝露した。
結果、大気や水蒸気から電極内に侵入するプロトン（水素イオン）が、
電池性能を低下させる原因であることを解明した。
150℃加熱処理で性能改善：
- その低下した性能は、
- 150℃の加熱処理によって、
- 大気に曝露しない電池と同等の性能に改善することを実証した。
本手法により、全固体電池の性能が大幅に改善される。
東工大ニュース | 東京工業大学
https://www.titech.ac.jp/news/2022/062764
Drastic Reduction of the Solid Electrolyte–Electrode Interface Resistance via Annealing in Battery Form
ACS Applied Materials & Interfaces
Abstract
The origin of electrical resistance at the interface
between the positive electrode and solid electrolyte of an all-solid-state Li battery has not been fully determined.
It is well known that
the interface resistance increases when the electrode surface is exposed to air.However,
an effective method of reducing this resistance has not been developed.This report demonstrates that
drastic reduction of the resistance is achievable by annealing the entire battery cell.Exposing the LiCoO2 positive electrode surface to H2O vapor
increases the resistance by more than 10 times (to greater than 136 Ω cm2).
The magnitude
can be reduced to the initial value (10.3 Ω cm2) by annealing the sample in a battery form.First-principles calculations reveal that
the protons incorporated into the LiCoO2 structure are spontaneously deintercalated during annealing to restore the low-resistance interface.
These results provide fundamental insights into the fabrication of high-performance all-solid-state Li batteries.
ACS Applied Materials & Interfaces