14 3月 2019

【論文紹介】Polymer–inorganic solid–electrolyte interphase for stable lithium metal batteries under lean electrolyte conditions | Nature Materials

出典:https://media.springernature.com/

Nature Materials, 2019; DOI: 10.1038/s41563-019-0305-8
・リチウム金属電池の金属負極表面の保護層として、新規SEIを設計した。
・新規SEIは反応性のリチウム塩ポリマー、フッ化リチウムナノ粒子、酸化グラフェンからなる。
・反応性ポリマーはリチウム金属と反応してリチウム金属表面に爪のように結合し、フッ化リチウムナノ粒子を強固に担持する。
・複合材料中の酸化グラフェンナノシートはリチウムデンドライトの成長を抑制する機械的障壁として機能する。
・これにより、Li/NMCセルが安定してサイクルできることを確認した。
<元記事>https://www.nature.com/articles/s41563-019-0305-8

モバイルや自動車用に使えるかどうかはわからないが、低電流で温度変化がないような環境ではすでに使えるレベルかもしれない。
SEIの設計はLi金属を使いこなす以外にも、既存の電池の耐久性能をあげるのにも寄与することがある。この研究はDOEから予算が出ている。

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16 11月 2018

【論文紹介】Stable metal battery anodes enabled by polyethylenimine sponge hosts by way of electrokinetic effects | Nature Energy

出典:https://www.nature.com/

Nature Energy doi: 10.1038/s41560-018-0276-z
・三次元架橋ポリマースポンジを用いてデンドライト形成を抑制できることを確認。
・リチウム金属負極ホストとして三次元架橋ポリエチレンイミンからなるリチウムイオン親和性スポンジを開発した。
・高ゼータ電位のスポンジがイオン濃度および電流密度プロファイルを変化させることを示し、高い析出容量および電流密度で、かつ、高いクーロン効率でリチウム金属をデンドライトフリーで析出溶解可能にする。
・さらに、リチウム金属電池のサイクル安定性を商業レベルの電極面積で改善できることを確認。
・また、ナトリウムおよび亜鉛アノードにおいてもデンドライト形成を抑制できることを確認。
<元記事>https://www.nature.com/articles/s41560-018-0276-z

<X’s EYE> 
◯解説:
数年前までは、無機固体電解質で抑制する発表が多かった。ここ最近、このようなゲルやポリマーを活用した発表が多い。金属Li表面をこのようなもので覆うことで効果があるとしたら、無機材料より有機材料の方が効果的であろう。ただ、

   
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14 10月 2017

【論文紹介(オープンアクセス)】Organosulfide-plasticized solid-electrolyte interphase layer enables stable lithium metal anodes for long-cycle lithium-sulfur batteries

出典:https://www.nature.com/

Nature Communications 8, Article number: 850 (2017), doi:10.1038/s41467-017-00974-x
・デンドライト成長しないLiS電池のリチウム金属負極に関する報告。
・オルガノスルフィド/オルガノポリスルフィドと無機リチウム塩とを共蒸着することにより、自己形成型の可撓性ハイブリッド固体電解質中間相層を開発。
・オルガノスルフィド/オルガノポリスルフィドは、固体電解質の機械的柔軟性および靭性を改善する「可塑剤」として働く。
・この固体電解質中間相層を用いたLiS電池は、リチウムデンドライト形成を抑制し、99%の高いクーロン高率を維持したまま1000サイクルに及ぶ寿命を達成した。
<元記事>https://www.nature.com/articles/s41467-017-00974-x

07 12月 2015

【論文紹介】Porous spherical polyacrylonitrile-carbon nanocomposite with high loading of sulfur for lithium–sulfur batteries

出展:http://www.sciencedirect.com/

Journal of Power Sources, Volume 302, 20 January 2016, Pages 70–78
・高い硫黄含有量のLiS電池用正極についての報告。
・ポリアクリロニトリルとケッチェンブラックと硫黄を熱分解して多孔質球状複合体得た(硫黄含有率72%)。
・この多孔質球状複合体は大きな細孔容積と広い比表面積を有する。
・KBは高い電気伝導性と硫黄の物理吸着能を有し、更に、ポリアクリロニトリルは硫黄を化学吸着する。
・これにより、高容量(576mAh/g S重量あたり)、高効率(100サイクル後のクーロン効率99%)を達成した。
<元記事>http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775315304043