ポリマー-セラミック複合電解質におけるLi-ion輸送の組成依存性に関する新しい知見

複合電解質は、向上したイオン導電率および電気化学的安定性を実現するための可能性から広く研究されています。複合体内でのイオン輸送の複雑なメカニズムを理解することは、高性能な固体電解質を効果的に設計するために重要です。本研究では、イオン導電率を決定する3つの要因、すなわちイオン移動度、イオン輸送経路、および活性イオン濃度の組成依存性を調査します。その結果、LLZO-ポリ（エチレンオキシド）複合体におけるセラミックLi7La3Zr2O12 (LLZO) 相の比率が増加するにつれて、イオン移動度が低下し、イオン輸送経路がポリマーからセラミック経路に移行し、活性イオン濃度が増加することが示されました。これらのイオン移動度、輸送経路、濃度の変化は、複合電解質におけるイオン導電率の観察された傾向を総合的に説明します。液体添加剤はイオン輸送経路を変化させ、イオン移動度を増加させることで、イオン導電率を大幅に向上させます。また、LLZOの含有量が高いほど、複合電解質の電気化学的安定性が向上することもわかりました。本研究は、現在の複合電解質におけるイオン導電率の組成依存性に関する反復的な観察に光を当て、迅速なイオン伝導を達成する際の複合電解質の固有の限界を明確にします。