Degradation of a lithium cobalt oxide cathode under high voltage operation at an interface with an oxide solid electrolyte
高電圧下におけるリチウムバルド酸化物正極/酸化物固化電解質界面の劣化
伊藤 耕太郎*; 田村 和久
; 清水 啓佑*; 山田 悟史*; 渡邊 健太*; 鈴木 耕太*; 菅野 了次*; 平山 雅章*
Ito, Kotaro*; Tamura, Kazuhisa; Shimizu, Keisuke*; Yamada, Norifumi*; Watanabe, Kenta*; Suzuki, Kota*; Kanno, Ryoji*; Hirayama, Masaaki*
LiCoO
はリチウムイオン電池の正極材料として広く使われている材料である。しかしながら、電解質の酸化分解により、高電圧領域での可逆容量はよくわかっていない。本研究では、LiCoO
とLi
PO
をエピタキシャル成長させて作成した高電圧(4.6V)で動作する薄膜全固体電池の作成に成功した。一方で、4.7V以上では、充放電容量は減少した。放射光を用いたX線回折実験を行い、LiCoO
の結晶構造がO1型に変化することで不活性化することがわかった。O1型構造では、層間距離が短くなっており、Liイオンのインターカレーションが阻害されている可能性が示唆された。
LiCoO
is widely used as a cathode material in lithium-ion batteries. However, the reversible capacity of LiCoO
at high voltage is not well known because of the oxidative degradation of the electrolyte. In this study, a thin-film all-solid-state battery was fabricated with epitaxially grown LiCoO
cathode and Li
PO
solid electrolyte as a model battery that operates stably at high voltages, ranging up to 4.6 V, without drastic degradation. However, the charge-discharge capacities of the battery decreased with cycling at 4.7 V.
synchrotron X-ray diffraction studies revealed that LiCoO
was deactivated via a change in its crystal structure to O1 type, with narrow interlayer distances, at 4.7 V. The reduced distance between the interlayers in the O1 structure possibly prevents the re-intercalation of Li ions, leading to irreversibility.