31 3月 2019

【論文紹介】Intercalation-conversion hybrid cathodes enabling Li–S full-cell architectures with jointly superior gravimetric and volumetric energy densities | Nature Energy

出典:https://media.springernature.com/

Nature Energy doi: 10.1038/s41560-019-0351-0
・MITの研究者らが、LiS電池用の新しいハイブリット型の正極を開発。
・ハイブリット型正極とは、インターカレーション型Mo6S8とコンバージョン型硫黄(HMSC)の組み合わせ。
・現在LiS電池の多くの報告は、Sの高い理論用にもかかわらず、導電剤の量が多いなど、活物質のロード量が少なく、フルセルとしてのエネルギー密度を十分に取り出すことはできていない。
・高速なリチウムイオン輸送能、高い電子伝導性、およびリチウムポリスルフィドに対する高い親和性を有する、Mo6S8は、硫黄種を固定化する理想的な骨格となりうる。
・これにより、導電剤の量を10wt%程度に減少させることができ、プレスによって高密度化(空隙率55vol%)することができる。
・このハイブリット型正極を用いたLiS電池は、366Wh/kgの重量エネルギー密度および581Wh/Lの体積エネルギー密度を達成。
<元記事>https://www.nature.com/articles/s41560-019-0351-0

15 12月 2017

【論文紹介(オープンアクセス)】Lithium titanate hydrates with superfast and stable cycling in lithium ion batteries

出典:http://www.nature.com/

Nature Communications 8, Article number: 627 (2017) doi:10.1038/s41467-017-00574-9
・従来まで、リチウムイオン電池の活物質は水を含まない方が良いと考えられてきた。
・そのため、TiO2やLTOなどの負極活物質を合成する際は、500℃以上の高温で焼成するというのが一般的であった。
・本報告は、260℃以下の温度で焼成したチタン酸リチウム水和物が高出力、長寿命化に重要であるとのこと。
・低温で焼成することで、粒子の凝集による粗大化を抑制し、多相のナノ構造を形成する。
・これにより、35Cで充電可能な可逆容量130mAh/gの負極活物質が合成される。
・さらに、サイクル当たり0.001%の容量損失で10000サイクル以上の寿命を確認。
<元記事>http://www.nature.com/articles/s41467-017-00574-9

13 1月 2017

【論文紹介】Self-healing SEI enables full-cell cycling of a silicon-majority anode with a coulombic efficiency exceeding 99.9%

出典:http://pubs.rsc.org/

Energy Environ. Sci., 2017, Advance Article , DOI: 10.1039/C6EE02685K
・Siの表面に人工的なSEI(aSEI)を形成させることでSiの長寿命化、高効率化を試みた。
・aSEIとして15nm以下の薄いTiO2シェル内に、Siを封入した。
・このTiO2シェルは、非晶質カーボンよりも5倍程度大きな機械強度を持つ。
・さらにTiO2シェルによるaSEIは自己修復機能があり、Siの大きな体積変化においても安定したサイクル、高いクーロン効率を示す。
<元記事>http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/ee/c6ee02685k#!divAbstract

06 9月 2016

【論文紹介(オープンアクセス)】Transition of lithium growth mechanisms in liquid electrolytes

出展:http://news.mit.edu/

Energy Environ. Sci., 2016, Advance Article, DOI: 10.1039/C6EE01674J
・特殊な測定治具によりリチウム金属の析出について詳細に観察。
・リチウム析出には2つの異なる形態が存在する。
・1つは、初期の析出形態である”苔状リチウム”。これは根本から成長する。
・この苔状リチウムは多孔質セラミックスセパレータを通過することはできない。
・もう一方は先端から急激に成長する”樹木状リチウム”。これはお馴染み、ショートや電解液の分解の原因となる。
・本報告では苔状リチウムから樹木状リチウムへ変化する充電容量”Sand`s Capacity”を測定し、纏められている。
<元記事>http://pubs.rsc.org/en/Content/ArticleLanding/2016/EE/C6EE01674J#!divAbstract

03 1月 2016

【論文紹介】Charging/Discharging Nanomorphology Asymmetry and Rate-Dependent Capacity Degradation in Li–Oxygen Battery

出展:http://pubs.acs.org/

Nano Lett., 2015, 15 (12), pp 8260–8265
DOI: 10.1021/acs.nanolett.5b03812
・非水系のリチウム空気電池の充放電過程の正極反応のin-situTEM観察を行った。
・放電では、反応物と電解液の界面でリチウム酸化物の堆積が進んでいるのに対して、充電では金の集電体とリチウム酸化物の界面から溶解が進む。
・大きな過電圧で放電することで、リチウム酸化物はデンドライト状に成長する。そしてそのようなリチウム酸化物は機械強度が弱く、剥離しやすい。
・この技術はリチウム空気電池にかぎらず、気体/液体/固体の電気化学反応に関与する他の用途にも使用できる。
<元記事>http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.nanolett.5b03812

11 8月 2015

【論文紹介】High-rate aluminium yolk-shell nanoparticle anode for Li-ion battery with long cycle life and ultrahigh capacity

出展:http://www.nature.com/

Nature Communications | 05 8月 2015 | 10.1038/ncomms8872
【概要】
・充放電に伴う体積変化の大きい合金系負極の長寿命化について。
・本報告では、アルミニウムのコアの外側に3nm以下の厚さのTiO2のシェルを形成した。
・そのアルミニウムとTiO2の間は調整可能な隙間を設けた。
・この複合体の合成は簡単な1ポッドで可能である。
・このような構造のため、10Cサイクルで500サイクル後に650mAh/gの高容量を維持した。
・1Cサイクルでは、500サイクル後1200mAh/gであった。