2層PET/PVDF基材

Jul 17, 2023

2023 年 3 月 22 日

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信州大学による

社会が再生可能エネルギーに移行するには、効果的なエネルギー貯蔵が最も重要です。 リチウム金属電池 (LMB) は、現在のリチウムイオン電池 (LIB) と比較して 1 回の充電で蓄えるエネルギー量を 2 倍にする可能性がありますが、現在の LMB 技術におけるリチウムデンドライトの成長と電解質の消費が電池の性能を妨げています。

固体高分子電解質 (SPE) 用の基板は、現在の LMB 制限に対する潜在的な解決策を提供しますが、SPE は全固体 LMB (ASSLMB) システムに統合する前に独自の最適化を必要とします。

信州大学、京都大学、成均館大学の一流の科学者チームは最近、機械的プレス法を使用した、LIBのセパレーターとして機能する二層不織ポリエチレンテレフタレート(PET)マイクロファイバー/ポリフッ化ビニリデン(PVDF)ナノファイバー膜の開発を報告した。電極間の短絡を防ぐシステム。

このセパレーターは、湿潤性、つまりリチウムイオン含有電解液が電極と接触する能力、およびバッテリーシステムの熱安定性が向上していることを実証しました。 重要なのは、この二分子膜は、有害なリチウムデンドライトの成長や構造破壊を防ぐために、LMB システムの SPE にも使用できることです。

現在の研究研究で、研究チームはエレクトロスピニング法を使用して同様の二層不織布PET/PVDF（nPPV）基板を生成し、PVDF層の寿命を縮める2つの層間の空隙や折り目の形成を防止した。 この研究では、nPPV 強化固体高分子電解質 (nPPV-SPE) の機械的、熱的、電気化学的特性を特徴づけ、基板が ASSLMB システムの性能を大幅に向上させることがテストで確認されました。

チームはその結果をオンラインの Journal of Power Sources に発表しました。

「機械的特性と熱的特性が低いことに起因する SPE のサイクル性能 (充放電サイクル) の低下を考慮し、このプロジェクトは、PET 不織布の層と PVDF ナノファイバーの層で構成される二層基板で強化された SPE の製造に焦点を当てました。この研究の責任著者であり、信州大学繊維工学研究所（IFES）ナノ融合技術研究グループの教授であるIck Soo Kim氏は、構造安定性を向上させ、SPEのサイクル性能を向上させると述べた。

重要なのは、ポリマーマトリックスとリチウム塩で構成される SPE は、LMB 電極と互換性のある柔軟性や加工性などの特性を示していることです。 また、エレクトロスピニング法は、PET 層と PVDF 層の間にプレス法によって生成される折り目や空隙を排除し、ナノファイバー膜のシンプル、簡単、適応性のある製造方法を提供します。