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全固体電池に向けた固体電解質、電極複合体の設計と作製

全固体電池に向けた固体電解質、電極複合体の設計と作製

～固体電解質や電極接合体の作製プロセスが性能に与える影響～
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概要

本セミナーでは、リチウムイオン電池の高容量化に向けた高濃度電解液、シリコン負極、塩化物系材料の開発とその展望について詳解いたします。

開催日

  • 2023年12月20日(水) 10時00分 ～ 17時00分

修得知識

  • 全固体電池における粒子径制御の重要性
  • 硫化系固体電解質の基礎
  • 固体電解質液相合成法
  • Li3PS4粒子の粒子サイズ/形状制御
  • 圧粉による無焼結型全固体電池材料の設計指針
  • 全固体電池用塩化物材料の基礎
  • 全固体電池、LGPS系固体電解質、リチウム硫黄電池、硫黄正極複合体の基礎

プログラム

第1部 全固体電池用の固体電解質ナノ粒子合成

(2023年12月20日 10:00〜11:30)

　本講座では、まず、全固体電池の電極の高密度化に向けた指針に関して、数値シミュレーションを用いた結果を基に電池材料の粒子サイズ制御の重要性を解説する。その上で、硫化系固体電解質の一種であるLi3PS4の粒子サイズ制御手法を紹介する。また、液相合成法における操作条件が粒子サイズや粒子形状に与える影響を解説した上で、サイズ/形状制御の指針を解説する。

  1. 全固体電池における粒子設計について
    1. 全固体電池の概略
    2. 求められる電極構造
  2. 数値シミュレーションを活用した電極構造解析
    1. 離散要素法 (DEM) の紹介
    2. 電池材料特有の粒子物性の考慮
    3. 電極緻密化への小粒子添加効果
    4. 粒子の付着力が電極構造に与える影響
    5. 粒子の塑性変形性が電極構造に与える影響
  3. 硫化系固体電解質の粒子サイズ制御
    1. 硫化系固体電解質の紹介
    2. Li3PS4の液相合成
    3. 原料粉砕を援用したLi3PS4粒子合成
    4. 原料の溶解析出法を援用したLi3PS4粒子合成
    5. Li3PS4粒子のサイズ制御
  4. Li3PS4粒子の合成メカニズムと粒子サイズ/形状制御
    1. 液相合成における反応温度の影響
    2. 液相合成における衝撃力の影響
    3. 液相合成によるLi3PS4粒子の粒子サイズ/形状制御
    • 質疑応答

第2部 圧粉による無焼結型全固体電池材料における設計指針

(2023年12月20日 12:10〜13:40)

　圧粉型全固体電池のための材料開発の合理性を高める可能性のある研究例を紹介する。

  1. 圧粉による無焼結型全固体電池材料のための計算スクリーニング (主にLi-Cl系)
    1. Li拡散係数
    2. 熱力学的安定性
    3. 変形能
    4. Li-Cl系スクリーニング材料の実験的評価
      1. 回折測定
      2. 交流インピーダンス測定
      3. 緩和時間分布測定
      4. SEM観察
    5. 剛性率による変形能の設計指針
  2. 圧粉による無焼結型全固体電池材料のための計算スクリーニング (Na系への応用)
    1. Li拡散係数
    2. 熱力学的安定性
    3. 変形能
    4. Na – Cl系スクリーニング材料の実験的評価
      1. 回折測定
      2. 交流インピーダンス測定
      3. 緩和時間分布測定
      4. SEM観察
      5. NMRの縦緩和測定によるNa拡散性評価
  3. 全固体リチウム二次電池における電極 – 電解質材料の組み合わせ指針
    1. 電気化学的安定性に基づく組み合わせ指針
    2. HSAB則に基づく組み合わせ指針
    • 質疑応答

第3部 硫化物系固体電解質の開発と正極複合体の作製

(2023年12月20日 13:50〜15:20)

　実用化が迫る全固体型のリチウム電池と、全固体電池に不可欠な固体電解質について、研究と開発の動向について説明する。その次の世代として期待されている、高容量な硫黄活物質を用いた、全固体型のリチウム硫黄電池について、その特徴と、研究の実際について詳細に解説する。

  1. 全固体リチウム電池の概要
    1. 全固体リチウム電池の特徴
    2. 全固体電池に用いられる固体電解質の特徴
    3. 固体電解質の開発の歴史
  2. 超イオン導電体Li10GeP2S12
    1. Li10GeP2S12発見の経緯
    2. Li10GeP2S12の特徴
    3. Li10GeP2S12系材料を用いた電池の性能
    4. Li10GeP2S12系材料の最新研究
  3. 全固体リチウム硫黄電池の概要
    1. 硫黄系活物質
    2. 導電助剤
    3. 固体電解質
    4. 複合化手法
  4. 硫黄正極複合体の具体例
    1. 複合体の作製プロセス
    2. 複合体の構造
    3. 複合体の電気化学特性
  5. 総括
    • 質疑応答

第4部 硫化物系固体電解質の高性能化に向けた取組み

(2023年12月20日 15:30〜17:00)

　我々は硫化物系固体電解質の原料の一つである硫化リチウム (Li2S) の高純度製造技術を有している。この強みを活かしてこれまで、種々の硫化物系固体電解質およびそれを用いた全固体電池の研究開発を進めてきた。本稿では硫化物系固体電解質の特徴ならびに特性のさらなる向上を試みた事例について紹介する。

  1. はじめに
  2. 硫化物系固体電解質の開発経緯
  3. 二元系固体電解質
  4. ハロゲン添加系ガラスセラミクス型固体電解質
  5. アルジロダイト結晶型固体電解質
  6. 全固体電池への適用
  7. まとめ
    • 質疑応答
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講師

  • 大崎 修司 氏
    大阪府立大学 大学院 工学研究科 物質・化学系専攻 化学工学分野
    准教授
  • 谷端 直人 氏
    名古屋工業大学 生命・応用化学専攻
    助教
  • 鈴木 耕太 氏
    東京工業大学 物質理工学院 応用化学系
    助教
  • 井関 勇介 氏
    出光興産 株式会社 先進マテリアルカンパニー リチウム電池材料部 材料開発センター 材料開発グループ
    主任部員
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主催

株式会社 技術情報協会
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    • 2名様でお申し込みの場合 : 2名で 110,000円(税別) / 121,000円(税込)
    • 3名様でお申し込みの場合 : 3名で 165,000円(税別) / 181,500円(税込)
  • 同一法人内による複数名同時申込みのみ適用いたします。
  • 受講券、請求書は、代表者にご郵送いたします。
  • 他の割引は併用できません。

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  • 学校教育法にて規定された国、地方公共団体、および学校法人格を有する大学、大学院、短期大学、附属病院、高等専門学校および各種学校の教員、生徒
  • 病院などの医療機関・医療関連機関に勤務する医療従事者
  • 文部科学省、経済産業省が設置した独立行政法人に勤務する研究者。理化学研究所、産業技術総合研究所など
  • 公設試験研究機関。地方公共団体に置かれる試験所、研究センター、技術センターなどの機関で、試験研究および企業支援に関する業務に従事する方
  • 支払名義が企業の場合は対象外とさせていただきます。
  • 企業に属し、大学、公的機関に派遣または出向されている方は対象外とさせていただきます。

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