徳島大学の研究特集

全固体電池の機械的特性評価手法の開発

研究期間 2019/4/1 - 2022/3/31
研究課題名 全固体電池の機械的特性評価手法の開発
カテゴリー 全てのクラスター研究クラスター一覧登録クラスター工学機械光応用材料理学化学物理学
SDGs 7.エネルギー
クラスター長氏名 大石 昌嗣(大学院社会産業理工学研究部、機械科学系、准教授)
所属する研究者氏名 大石 昌嗣(徳島大学大学院社会産業理工学研究部機械科学系 准教授)
森賀 俊広(徳島大学大学院社会産業理工学研究部応用化学系 教授)
村井 啓一郎(徳島大学大学院社会産業理工学研究部応用化学系 准教授)
中村 浩一(徳島大学大学院社会産業理工学研究部自然科学系 教授)
犬飼 宗弘(徳島大学大学院社会産業理工学研究部自然科学系 講師)
三好 弘一(徳島大学 放射線総合センター 教授)
佐藤 一永(東北大学大学院工学研究科 准教授)
研究概要

 我々は,研究クラスター1704011「全固体電池の機械的特性評価手法の開発」において,リチウムイオン二次電池の電極材料である金属酸化物材料の機械強度に関して,材料に生じる力学的負荷を評価する手法の開発を行ってきた.電極材料の組成や欠陥量に依存して,材料強度が変化する様子を観察し,また電極材料をコンポジット化することで機械特性が向上することを明らかにした.本研究では,その結果を更に発展させる研究クラスターとして,全固体電池セルの開発を行う.

 今後,全固体電池の利用範囲が益々増えると想定される.例えば,光技術応用を支えるエネルギー供給源,太陽光などの自然エネルギーの蓄電,などの用途として,高エネルギー密度そして安全なリチウムイオン電池は有望である.また光をエネルギー源とする色素増感型太陽電池は小型化可能である.これらを全固体化できれば,多種多様な要求に応じた(on demand)エネルギー提供を行うことができる.しかしながら,全固体電池の電極や電解質材料は破壊靱性値の低い機械的に脆弱な固体酸化物が主に用いられることから,材料に発生するき裂や接合界面のはく離等の機械的損傷は,電池の性能低下や,極端な場合,致命的な破損を引き起こす原因となる.これらの課題に対して,徳島大学の電池に関連する他分野(機械,化学,物理)の専門家によるクラスター体制により,多種多様な環境での使用を可能とする優れた機械特性を有する徳島大学オリジナル全固体電池を創造する.

研究概要図


※画像をクリックするとPDFが開きます。

研究者の役割分担 固相法・液相法による試料の合成,全固体リチウムイオン電池の電気化学評価及び研究統括を大石が担当する.試料の結晶構造解析及び全固体電池セルの作製は森賀と村井,リチウムイオン固体電解質材料の導電機構評価は中村と犬飼,色素型太陽電池の全固体化に向けた開発は三好が担当する.また,固体電池セルの機械的特性評価は佐藤(東北大学)が担当する.
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