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Jul 11, 2023

新しいオキシ塩化物固体

中国科学技術大学（USTC）の研究チームは、オキシ塩化リチウムジルコニウム（LZCO）と呼ばれる新しいタイプの固体電解質を開発した。 この電解液が提供するのは、

中国科学技術大学（USTC）の研究チームは、オキシ塩化リチウムジルコニウム（LZCO）と呼ばれる新しいタイプの固体電解質を開発した。 この電解質は優れた性能とコスト効率を備えているため、全固体リチウム電池 (ASSLB) の有望な選択肢となっています。

ASSLB は、従来のリチウムイオン電池に代わるより安全な代替品として注目を集めており、より高いエネルギー密度を実現できる可能性があります。 しかし、ASSLB 用の高性能固体電解質の開発は、コストが高いために制限されてきました。

研究者らは、水酸化リチウム一水和物、塩化リチウム、塩化ジルコニウムなどの手頃な化合物からLZCOを合成することで、この問題に取り組んだ。 その結果、LZCO のコストは 1 キログラムあたり 11.60 ドルと低く、商品化の基準となる 1 キログラムあたり 50 ドルを大幅に下回っています。 また、1 キログラムあたり 190 ドル以上かかる他の高性能固体電解質よりもはるかに安価です。

LZCO は低コストにもかかわらず、優れたパフォーマンスを発揮します。 室温で最大 2.42 mS cm^-1 のイオン伝導率を示し、これは報告されているすべての固体電解質材料の中で最も高いものの 1 つです。 さらに、LZCO は圧縮性に優れており、300 MPa の圧力下で 94.2% の密度を達成します。 この圧縮率は、通常同じ圧力で密度が 90% 未満である硫化物および塩化物固体電解質の圧縮率を上回ります。

実験結果は、LZCO が先進的な硫化物および塩化物固体電解質と同等の性能を発揮することを示しています。 ニッケルリッチな層状正極と組み合わせると、LZCO を使用した ASSLB は優れた性能を示し、室温で 12 分間の急速充電条件下で 2,000 サイクル以上安定性を維持します。

この新しい固体電解質の開発は、性能と費用対効果の点で大きな進歩をもたらし、ASSSLB の商業化が現実に近づきます。

出典:Lv Hu et al、「安定した全固体リチウムベース電池用の、コスト効率が高く、イオン伝導性と圧縮性のオキシ塩化物固体電解質」、Nature Communications (2023)。 DOI: 10.1038/s41467-023-39522-1