グラフェンスポンジがリチウム硫黄電池の安定化に寄与

fab cross for エンジニア (2019-5-16)

解説記事

 

https://engineer.fabcross.jp/archeive/190513_graphene-sponge.html

 

オリジナル文献:

 A free-standing reduced graphene oxide aerogel as supporting electrode in a fluorine-free Li2S8 catholyte Li-S battery

Carmen Cavallo,  Marco Agostini , James P. Genders, Muhammad E. Abdelhamid  Aleksandar Matic

Journal of Power Sources, Volume 416,  Pages 111-117

http://dx.doi.org/10.1016/j.jpowsour.2019.01.081

 

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私たちが検討を行っている全固体型マグネシウム二次電池( マグネシウムヨウ素イオン二次電池)の一形態においては,

ヨウ素イオンの酸化によるヨウ素分子の発生を極力抑えるための積層型の固体電解質構造(以下のページの構造Aにおける層20および21)や,それでも生じてしまった場合に,正極-負極間の移動を妨げるための層(以下のページの構造Aにおける層31)を設けることで,充放電特性の向上を図っています。

https://www.lpd-lab.com/mg-battery/mg-site/1/

https://www.lpd-lab.com/mg-battery/mg-site/6/

これらは,いわゆる,ヨウ素の「シャトル効果」が起こらないようにするための構造になっていたと考えられます。

さらなる充放電特性の向上を目的として,種々電池系の「シャトル効果」と対策に関した情報検索を行っています。

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 「リチウム硫黄電池の劣化を引き起こす原因は、大きく2つある。一つは硫黄が電解質へ溶出して失われてしまうこと、もう一つは硫黄分子が負極から正極へと移動することで繰り返される酸化還元反応、いわゆる「シャトル効果」がある。主任研究員のCarmen Cavallo氏は、半流動体のカソライトを使うことのメリットについて、「硫黄はすでにカソライト溶液に溶解しているので、溶出によって失われることはない。この構造によって、これらの望ましくない問題を大幅に低減できる」と説明する。」

 

↑表題からは,グラフェンスポンジが硫黄分子の「シャトル効果」を低減する要因と思ってしまったのですが,

解説では,半流動体のカソライトが,「シャトル効果」低減の要因とされています。

 

ともかく,私たちの系の場合の積層型固体電解質は,”第一非液体電解質としては,ポリビニルアルコール(PVA)にヨウ化カリウム等を分散させたものを用い,第二非液体電解質としては,PVAに塩化リチウム等を分散させたもの(以下のページのFig.1)” 

 

https://www.lpd-lab.com/mg-battery/mg-site/6/

 

になっていますのでその構造も,ヨウ素の「シャトル効果」の低減に対して効果を有していると考えられます。

 

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