メカノケミカル法による低融性 Li3BO3-Li2CO3系および Li3BO3-LiNO3系ガラス電解質の作製と結晶化

摘要

全固体リチウム二次電池は安全性と信頼性の観点から次世代型の蓄電池として注目されている。従来型の リチウムイオン電池には可燃性の有機電解液が用いられており、液漏れ、発火の危険性がある。この有機電 解液を無機固体電解質に置き換えることで、安全性が飛躍的に向上する。全固体電池の実用化に向けて、高 いリチウムイオン伝導性を示す固体電解質の開発が必須となる。酸化物系固体電解質は化学的安定性に優れ るという特長があるが、室温でプレスするのみでは粒界抵抗が非常に大きく、高温焼結により緻密化する必 要がある。全固体電池の構築を考えた場合、電極活物質―固体電解質界面を接合して高温焼結すると、界面 における副反応が懸念される。そこで、酸化物でありながら、室温プレス成型のみで緻密化が可能な低融性 酸化物系ガラスに注目した。これまでに我々は融液超急冷法やメカノケミカル法を用いて作製したLi3BO3 ベ ースガラスを作製し、その導電率を評価してきた[1,2] 。また最近 Li3BO3-Li2SO4 系ガラスセラミック電解質が 良好な成形性と導電率を示すことを報告している[3] 。ガラスの結晶化により高温相 Li3BO3 が析出し、最大で 1.4×10-5 S cm-1 の室温導電率を示した。またLi3BO3- Li2CO3 系結晶についても比較的高い導電率を示すことが 報告されている[4] 。Li3BO3 をベースガラスとして、他のリチウム塩を添加したガラスおよびガラスセラミッ クスを作製することにより、更に導電率の高い酸化物電解質が得られる可能性がある。