전 고체 전지의 대용량화를 실현하는 전극 재료 개발 성공

전 고체 전지의 대용량화를 실현하는 전극 재료 개발 성공

 

 전 고체 전지의 대용량화를 실현하는 전극 재료 개발 성공

 

[이 포스팅은 일본 기사를 번역한 것 입니다.]

 

출처 - https://www.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/2006/25/news117.html

 

 

오사카 부립 대학은 2020년 6월, 

전 고체 전지의 고 에너지 밀도 화에 유용한 

양극 재료를 개발했다고 발표했다. 

저 융성 리튬염을 첨가한 산화물계 양극활성 물질을 

비정질화 한 것으로,

이를 이용한 벌크형의 전 고체 전지에서

 산소 환원을 이용한 대용량 충 방전의 실증에 성공했다 한다.

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　기존의 전 고체 전지의 전극 활물질은 

리튬 이온 배터리에 사용되는 결정성 전이 금속 산화물이 사용되고 있지만, 

리튬 이온의 양극 활물질의 고용량화에 필요한 

전이 금속과 산소 모두의 산화 환원에 의한 

전하 보상이 전 고체 전지에 적용된 예는 없다고한다. 

또한 기존의 전 고체 전지의 경우, 

고체 전해질을 대량으로 혼합하지 않으면 안되는 점은 

에너지 밀도의 저하 요인이되고 있었다.

 

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전 고체 전지는 기존의 전해액을 사용하는 전지에 비해 

전극과 전해질 사이의 접촉이 어려운 데다 

리튬 이온 전도 경로의 구축이 곤란하였기 때문이다. 

또한, 전 고체 전지의 작동에는 전극 - 전해질 계면의 구축이 매우 중요하며, 

전 고체 전지에 적합한 새로운 전극 활물질의 개발이 필요하다. 

그래서 연구 그룹은 전 고체 전지의 고용량화와 

고체 계면 구축에 착안하여 저융성 리튬 염을 복합화시켜 

비정질 질화하여 전 고체 전지에 적합한 

높은 성형성 양극 활물질 개발을 시도했다.

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　구체적으로는, 황산 리튬 (Li 2 SO 4 ) 

리튬 과잉 양극 (Li 2 RuO 3 )에 복합화, 

Li-Ru-SO로 구성된 비정질 재료에서

 수 nm 크기의 Li 2 RuO 3 결정이 묻혀있는 것을 제작하였다.

이번 성과는 고체 전해질뿐만 아니라 

산화물계 양극 활물질에도 성형성을 부여하며, 

저융성 고체 전해질인 황산 리튬을 첨가하여 

비정질 질화하여 성형성 및 이온 전도성 모두에

양극 활물질에 부여하는데 성공하였다.

또한, 전극 활물질에 이온 전도성을 제공함으로써 

충전 후 전극에서도 높은 이온 전도성이 발현하여 

양극 활물질의 이용율을 향상하여

고용량화를 실현. 또한 고체 전해질을 혼합된

두꺼운 전극층에 있어서도 전지의 작동이 가능하며,

고 에너지 밀도 화에 공헌할 수 있다고 한다.

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