ハライド分離が全固体リチウムカルコゲン電池の性能を向上

全固体リチウム電池の製造において、電気活性材料、固体電解質、導電性カーボンを混合して複合電極を作製する工程は最も一般的でありながら、界面安定性や電荷輸送に強く影響するにもかかわらず、そのメカニズムは十分に理解されていません。

今回の研究では、超高速混合による機械化学反応を介して、多種のハロゲン含有固体電解質と高エネルギーのカルコゲン系正極材料の界面で普遍的に起こるハライド分離現象を報告しました。シンクロトロンX線およびクライオ透過電子顕微鏡による多角的な解析により、界面でインサituに分離したリチウムハライド層が、イオン輸送の効率を大幅に高めるとともに、正極材料の体積変化を抑制することが明らかになりました。

複数の全固体リチウムカルコゲン電池では、実用レベルの面積容量でほぼ100％の利用率と優れたサイクル安定性が実証されており、本技術は次世代高性能全固体電池の開発に大きく貢献すると期待されます。