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全固体电池很可能会成为终极电池

发布日期:2018-09-19 作者:未知 点击:354

全固体电池由于电解质使用固体电解质而非液体的电解液,因此不仅能够提高安全性,而且还可通过在电池单元内进行串联层叠来实现高电压化,作为新一代电池备受关注。日本大阪府立大学的辰巳砂研究室正在利用锂离子传导率与电解液相当、达到3~5×10-3S/cm的硫化物类玻璃固体电解质,致力于全固体电池的研发。日前,记者采访了在硫化物类固体电解质的研究上一直处于领先位置的大阪府立大学大学院工学研究科教授辰巳砂昌弘。




大阪府立大学大学院工学研究科教授辰巳砂昌弘


—请谈一下在全固体电池方面的举措。


我原来并不是电池方面的专家。由于在玻璃离子传导研究中对锂离子传导性玻璃产生了兴趣,因此想向世人推出该玻璃类固体电解质。因为通过使用无机固体电解质,有可能造出前所未有的完美电池。


就锂离子充电电池而言,如果只有锂离子移动,而其它离子不移动的话的确是最理想的状态。而无机类固体电解质就能够做到只使锂离子移动。最近的成果实现了传导率与电解液相当、达到1×10-2S/cm的固体电解质。而且在制成电池后,可在电解质中只移动锂离子,承担全部电流,迁移率可以达到1。显示出了超过迁移率较低的电解液类电解质的出色性能。


而且,全固体电池因是固体而不易燃烧的优点也很受关注,锂离子以外的其他离子不移动的特性为安全性及耐久性做出了巨大贡献。锂离子以外的其他离子不移动的话便可防止阴离子移动导致的次生反应,有助于提高安全性及耐久性。这样一来无机类固体电解质便具有成为终极电池的可能性。


—业内对全固体电池的认识是否在逐渐改变?


固体电解质的锂离子传导率提高到了与电解液相当的水平,而且日本物质及材料研究机构的高田和典还发现,通过对活性物质进行涂膜处理,可大幅降低与固体电解质之间的界面阻力,这些情况都表明,全固体电池的实用化之路已非常接近。


最近,学会等对固体电池的研究报告有所增加,还设立有有关固体电池的分科讨论会,固体电池获得了“公民权”,对该领域的研究人员来说这是非常高兴的事。而且,企业对固体电池的开发也在近2、3年里发生了巨大变化,逐渐使之从一直将其视为基础研究的定位中走出来。


—听说您的研究室在致力于硫化物类固体电解质的研究。


硫化物类固体电解质在常温下具有超过10-3S/cm的离子传导率,作为电解质的话具备良好的特性。另外,与氧化物相比,还具有可在常温下均匀形成活性物质与硫化特类固体电解质间的界面,降低界面阻力的特点。虽然其原理还有待科学验证,但估计是因为硫化物是比较软的物质。


离子传导率高,可轻松形成与活性物质间的界面,可以说这两点对全固体电池的电解质来说是非常重要的要素。另外,在高容量的新一代电池的研究上采用比容量高的硫磺(S)及硫化锂(Li2S)时,硫化物类固体电解质也具有很好的亲和性。


—今后将开展什么研究?


由于是大学,因此打算开展着眼于更前沿的基础研究。尤其是在界面如何形成方面,将进行更为详细的研究。其中,计划对活性物质与电解质接触时自己形成良好界面的材料设计展开研究。在活性物质方面,准备致力于可瞄准高容量化的硫磺及硫化锂等硫化物类材料的研究。使用硫化物类固体电解质的全固体电池是日本绝对领先的领域,因此希望今后继续保持领先地位。