多所日本高校在固态电池领域有新研发成果。
丰桥技术科学大学和大阪公立大学研究团队通过优化溶液法热处理工艺,成功合成硫化物固体电解质Li10GeP2S12。与球磨机合成样品相比,该合成法所形成的电化学性能较为优异,有颗粒尺寸小、高晶界电阻、辅助阳极稳定等优势。相关结果发表于期刊《ACS Applied Energy Materials》。
上智大学则与东京工业大学联合探索高导电性固态电解质。两所高校在美国《科学》杂志上发表论文称,研发出高导电性固态电解质“锂超离子导体”,搭载该电解质的固态电池性能得到了显著提升。
日本横滨国立大学的研究团队则开发出新型锰基锂电池,其能量密度高达820Wh/kg。
东京理科大学研究团队通过研究和实验,发现烧绿石型氟氧化物在室温下表现出超强电导率,远超氧化物固态电解质。
技术详解丰桥技术科学大学位于爱知县,距离丰田总部较近,该校的相关团队在去年的研究中发现,乙腈、四氢呋喃和微量乙醇的混合溶剂可促进硫化物电解质形成,合成时间从三天缩短至7.5小时。并且合成电解质具有较高的离子电导率(室温电导率为1.6 mS/cm)但低于球磨机合成样品。
所以,研究人员改进合成条件,例如对传统热处理工艺使用的石英舟(SiO2)材料进行优化,提出硫化物固态电解质的液相合成方法,未来计划将该方法扩展到合成多种类型的硫化物基电解质提高整体性能。
上智大学与东京工大以锂锗磷硫化物为基础进行其导电性能提升。首先对该物质进行“高熵化”设计改进,变成离子电导率32毫西门子/厘米的新材料,并将适温范围控制在-50°C至55°C之间,为配合该新品,研究人员还开发出厚度1毫米的钴酸锂正极“打配合”,该正极单位面积容量较现有产品提升1.8倍。
横滨国立大学开发的新型锰基电池采用锰负极,团队用X射线衍射、扫描电子显微镜、电化学方法等方式对锰酸锂进行研究后发现,单斜晶系层状结构能有效促进离子的转变,这一过程直接通过煅烧两种组分即可实现,搭载该材料的电池能量密度达到820Wh/kg,并且还未出现电压衰减现象。研究团队还计划采用高浓度电解质溶液和磷酸锂涂层等手段,解决锰溶解问题。
东京理科大学相关团队则在实验中发现,烧绿石型氟氧化物在-10°C至100°C的温度范围内均可以保持优质电导率,这一特性有望让该材料成为理想的固态电解质,并且可以生产出用于极端环境下的固态电池产品。