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Creation of Si based negative electrode active material for Li ion battery from waste silicon based on non-woven fabric CNT

Research Project

Project/Area Number 16K12653
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Design and evaluation of sustainable and environmental conscious system
Research InstitutionKanto Gakuin University (2017-2018)
Ube National College of Technology (2016)

Principal Investigator

Tomono Kazuaki  関東学院大学, 理工学部, 准教授 (40516449)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 碇 智徳  宇部工業高等専門学校, 電気工学科, 教授 (40419619)
島袋 勝弥  宇部工業高等専門学校, 物質工学科, 准教授 (70618446)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Keywords再資源化 / ブロモシラン / 電気化学的手法 / カーボンナノチューブ / リチウム蓄電池 / 蓄電技術 / 廃棄物再資源化
Outline of Final Research Achievements

Si ingot for solar cell is sliced by a multi-wire saw machine. It is generally accepted that more than 50% of high-purity Si has been wasted during the slicing process. We reported the bromination between the kerf loss Si and HBr. We are considering the effective utilization of the bromosilane solution obtained from a kerf loss silicon. One of the attractive methods is the starting materials as silicon source for an electrochemical method. We are fabricated composite electrode materials consisting of Si and nonwoven fabric-type CNT for anode material of Li ion batteries. The process involves electrophoretic deposition (EPD) of CNTs onto a Ni electrode, followed by cathode deposition of Si film from bromosilane. Electrochemical properties of the composite electrodes with various conditions of Si and CNTs are evaluated systematically with the aim of maximizing the electrochemical utilization of the film. The obtained electrodes have a charge storage of ~700 mAh/g.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の遂行により,電気泳動を促進させるマグネシウム等のイオン無しでのCNT膜厚制御とブロモシランのCNT基板に対するSi還元析出の知見が得られた。Liイオン電池用負極材としてSi/CNT基板は負極材として働くことがわかった。また,Siの膨張収縮による基板からの脱落は不織布状にCNTを電着させることで抑制しうることが示唆された。各種条件の最適化には至らなかったが,太陽電池製造時に発生する廃Siから得られるブロモシランを,蓄電材料であるSi系負極材へ利用できたことは,ブロモシランの付加価値を高めたこと,常温・ウエットプロセスという低コスト手法による負極材作製法の可能性を提供できたと考えている。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2019 2018 2017 2016 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (8 results) Remarks (4 results)

  • [Journal Article] Deposition and Morphology Change of Silicon from Bromosilane in Electrochemical Process2018

    • Author(s)
      1)Kazuaki Tomono, Takeru Yamawaki, Takayoshi Ogoma, Syunta Kakihara, Yoshinori Tamaki
    • Journal Title

      Bulletin of Institute of Science and Technology, Kanto Gakuin University

      Volume: 46 Pages: 27-32

    • NAID

      40021551937

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    • Author(s)
      Kazuaki Tomono, Taiga Kumamoto, Shyun Kikuchi, Takayoshi Ogoma, Yuki Kouyama, Yoshinori Tamaki
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      熊本大河,小後摩貴由,山脇嵩,友野和哲
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      友野 和哲・小後摩 貴由・山脇 嵩・孔山 勇貴・柿原 俊太・田巻 義規
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      日本化学会 第98春季年会
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      小後摩 貴由・友野 和哲
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      孔山勇貴,槿優衣,大塚由佳,藪野なつみ,柿原俊太,田巻義規,友野和哲
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    • Place of Presentation
      大阪大学
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      友野和哲,孔山勇貴,槿優衣,柿原俊太,田巻義規
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      2016年日本化学会西日本大会 香川大会
    • Place of Presentation
      香川大学
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    • URL

      http://home.kanto-gakuin.ac.jp/~kg064007/kagaku/kagaku_index.html

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  • [Remarks] 第21回化学工学会学生発表会(東京大会)にて優秀賞受賞

    • URL

      http://univ.kanto-gakuin.ac.jp/index.php/ja/home/news/news/2336-2019-3-9-1.html

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  • [Remarks] 友野研究室HP

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      http://tomonolab.web.fc2.com/

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    • URL

      http://tomonolab.web.fc2.com/index.html

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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