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J-GLOBAL ID：202202289320357370   整理番号：22A0470020

超高速イオン輸送を示す強誘電体アシスト界面のモデル研究

Model Study of Ferroelectric Material Assisted Interface having Ultra-fast Ionic Transport

著者 (2件)： 安井伸太郎 (東京工大 ゼロカーボンエネルギー研) ,  寺西貴志 (岡山大 大学院自然科学研究科)
資料名： 村田学術振興財団年報  (Annual Report of the Murata Science Foundation)
号： 35 12月  ページ： 575-581  発行年： 2021年12月 
JST資料番号： L5491A  ISSN： 0919-3383  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： 日本 (JPN)  言語： 日本語 (JA)

抄録/ポイント： 活物質-電解質-支持体の三相界面における反応機構を,モデル化したエピタキシャル薄膜を用いて研究した。(001)BaTiO₃(支持体)/(104)LiCoO₂(活物質;正極)/(001)cSrRuO₃(集電体)/(001)SrTiO₃(基板)積層構造の膜を,各セラミックスをターゲットとしてパルスレーザー堆積法により成膜を行った。TPIの可視化のために,100mm×100mm角のBaTiO₃をメタリックマスクを介して成膜した。電気化学特性は,1M:LiPF6(EC:DEM=3:7)とLi金属箔をそれぞれ電解質および陽極として,組み立てた2032コインセルを用いて測定した。電気化学試験後,コインセルをAr充填グローブボックスで分解し,有機溶媒で薄膜を洗浄した。SEM,放射光XRD-EDX,micro-XPSにより,TPI付近の固体電解質界面(SEI)を観察した。当初,固体電解質界面はほとんど観察されなかったが,固体電解質界面から離れた表面で非常に厚い固体電解質界面が観察された。放射光XRDの結果から,LiCoO₂の104回折ピークがTPIにおいてのみ元の位置からシフトしていることが確認された。これは,Liの移動がTPIでのみ可能であることを示している。SEM-EDXとmicro-XPSの結果から,TPIとそれ以外の位置のSEIの組成と化学結合を検出した。TPIでは,LiFがわずかに析出していた。一方,別の面では,LiCoO₂上にLiFが厚く析出していた。また,領域2にはLi_xPF_yO_zが析出していた。LiイオンはLiFを透過せず,LiFは活物質上に堆積しても分解しないことが知られている。そのため,LiイオンをTPIから離れた表面で移動させることは非常に困難である。逆に,LiイオンはTPIを通してインターカレートすることができるので,このシステムでは高速性能が得られる可能性がある。このように,Liイオン電池の高速充放電を実現するためには,適切なTPI構造が非常に有効である。(翻訳著者抄録)

シソーラス用語： *イオン輸送 ,  *強誘電体 ,  電極材料 ,  電解質 ,  支持物 ,  *界面 ,  反応機構 ,  モデリング ,  薄膜 ,  チタン酸バリウム ,  コバルト酸塩 ,  リチウム化合物 ,  ストロンチウム化合物 ,  ルテニウム化合物 ,  酸素酸塩 ,  チタン酸ストロンチウム ,  パルスレーザ蒸着 ,  可視化 ,  走査電子顕微鏡 ,  X線光電子分光法 ,  X線回折 ,  リチウム ,  フッ化リチウム ,  金属イオン ,  リチウムイオン電池 ,  活物質 ,  *三相界面 ,  エピタキシャル膜 ,  コバルト酸リチウム ,  ルテニウム酸ストロンチウム ,  リチウムイオン ,  電気化学的特性 ,  アミノ酸 ,  窒素複素環化合物 ,  芳香族カルボン酸 ,  カルボアミド
準シソーラス用語： パルスレーザ堆積 ,  電気化学特性 ,  XPS ,  XRD ,  LiF【無機化合物】

分類 (2件)： 二次電池  (YB04030K) ,  固体中の拡散一般  (BL06021L)

物質索引 (1件)： EDX

引用文献 (16件)：

• N. Liu et al., Electrochem. Solid St., 9 (7), A328-A331, (2006)
• C. Li et al., Electrochim. Act., 51, 3872-3883, (2006)
• I. D. Scott et al., Nano Lett., 11, 414-418, (2011)
• D. Takamatsu et al., J. Electrochem. Soc., 160 (5), A3054-A3060, (2013)
• T. Teranishi et al., Appl. Phys. Let., 105, 143904, (2014)

タイトルに関連する用語 (6件)： イオン輸送 ,  強誘電体 ,  アシスト ,  界面 ,  モデル ,  研究