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Interfacial analysis of surface-coated LiMn$$_{2}$$O$$_{4}$$ epitaxial thin film electrode for lithium batteries

表面コーティングしたリチウムイオン電池用LiMn$$_{2}$$O$$_{4}$$薄膜電極の界面構造に関する研究

鈴木 耕太*; 平山 雅章*; Kim, K.-S.*; 田港 聡*; 田村 和久  ; Son, J.-Y.*; 水木 純一郎; 菅野 了次*

Suzuki, Kota*; Hirayama, Masaaki*; Kim, K.-S.*; Taminato, So*; Tamura, Kazuhisa; Son, J.-Y.*; Mizuki, Junichiro; Kanno, Ryoji*

LiMn$$_{2}$$O$$_{4}$$電極に関して表面コーティングの効果を調べた。SrTiO$$_{3}$$(111)基板上に作成した30nm厚のLiMn$$_{2}$$O$$_{4}$$薄膜電極上に3nmのLi$$_{3}$$PO$$_{4}$$をコーティングして電極を作成した。このようにして作成した電極上では、電気化学反応の可逆性が向上することがわかった。これは電極表面がコーティングされていることで、電気化学反応の反応場である界面が安定化されていることを示している。電気化学反応過程における表面構造は、コートしていない場合と比較して変化が少ないことも確認できた。

The effects of surface coatings on LiMn$$_{2}$$O$$_{4}$$ were investigated using LiMn$$_{2}$$O$$_{4}$$ epitaxial thin films with a thickness of 30 nm. Bare and surface-coated LiMn$$_{2}$$O$$_{4}$$ epitaxial thin films were synthesized on SrTiO$$_{3}$$(111) substrates using a pulsed laser deposition method. The surface coating, which was formed using the solid electrolyte Li$$_{3}$$PO$$_{4}$$ and had a thickness of 3 nm, improved the reversibility of the electrochemical reactions undergone by the LiMn$$_{2}$$O$$_{4}$$ epitaxial thin films. The changes induced in the surface structure were maintained during battery operation; in contrast, the bare LiMn$$_{2}$$O$$_{4}$$ thin film exhibited structural degradation and Mn dissolution. The structural changes induced in the coated electrode and the increase in its surface stability were intrinsic effects of the Li$$_{3}$$PO$$_{4}$$ coating and improved the electrochemical performance of the LiMn$$_{2}$$O$$_{4}$$ thin-film electrode.

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分野:Electrochemistry

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