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Preparation of pyrocarbon/silicon/nano-carbon composite materials for anode of lithium-ion battery

Research Project

Project/Area Number 17K06022
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Inorganic industrial materials
Research InstitutionAichi Institute of Technology

Principal Investigator

Ohzawa Yoshimi  愛知工業大学, 工学部, 教授 (80278225)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywordsリチウムイオン電池 / 炭素 / 熱分解炭素 / シリコン / 化学蒸着法 / コーティング / 負極 / CVD / 電気化学 / 電池 / 化学蒸着
Outline of Final Research Achievements

In present study, silicon and pyrocarbon was coated on the porous carbon fibers with nanometer-sized pores as core carbon using chemical vapor deposition technique, and effect of the silicon / pyrocarbon deposition on electrochemical properties was examined.
Crystalline silicon was deposited on core carbon without the formation of SiC that was inert with lithium. Charge capacity (Li de-intercalation) of the pristine carbon fiber was successfully increased up to 970 mAh/g by coating with 16 mass% silicon and 10 mass% pyrocarbon. Cycle ability was improved for the sample coated with both silicon and pyrocarbon. It is considered that the deposited silicon tightly adhered to the porous core carbon with so-called anchor effect. Pyrocarbon-coated sample showed the high first coulombic efficiency. It is supposed that high crystalline pyrocarbon films prevented the irreversible reaction with the electrolyte solvents.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

リチウムイオン電池は、電気自動車等の電源として期待されており、更なる性能向上を目指した研究開発が盛んである。電池の性能向上のキーポイントの一つは電極材料の高機能化である。本研究で創製したリチウムイオン電池用の新規負極材料は、現行の負極材料である黒鉛が持つことができる最大の容量を凌駕する大きな容量を持ち、充放電を繰り返しても容量低下が小さいという特徴を持つ点で注目される。一回の充電でより長く使用でき寿命も長い次世代型リチウムイオン電池の開発に繋がると期待できる点で社会的意義を見出すことができる成果である。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (28 results)

All 2019 2018 2017

All Journal Article (2 results) (of which Open Access: 2 results) Presentation (21 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results) Book (5 results)

  • [Journal Article] パルスCVI法により表面修飾した炭素材料のリチウムイオン電池負極特性2019

    • Author(s)
      大澤善美,長谷川達郎,近藤裕保,横山翔大,畑 陽子,安倍 顕,糸井弘行
    • Journal Title

      愛知工業大学研究報告

      Volume: 54 Pages: 84-89

    • NAID

      120006607328

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  • [Journal Article] パルスCVI 法により多孔質基質内に析出した熱分解炭素の構造と電気化学的特性2018

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    • Journal Title

      愛知工業大学研究報告

      Volume: 53 Pages: 70-74

    • NAID

      120006461864

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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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