Synthesize of negative electrode inclined Sn-Cu based material for sodium ion secondary battery

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 16K17973
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Device related chemistry
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: Okamoto Naoki 大阪府立大学, 工学(系)研究科(研究院), 講師 (80405349)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: ナトリウムイオン二次電池 / スズ / スズー銅合金 / 二次電池 / ナトリウム

Outline of Final Research Achievements

Na-ion batteries have much attention as a replacement of Li-ion batteries. They have relatively low redox potential (0.3 V larger than that of Li/Li+), and use miner metal free members.We focused Sn has high theoretical capacity (847 mAh/g) which is more than three times larger than hard carbon.
There still remains the issue as regards the discharge capacity is decreased with increasing the number of charge-discharge cycles by volume expansion of electrode due to the formation of Sn-Na alloy. In case of using Sn electrode as negative electrode, Na+ is intercalated in Sn and form Na-Sn alloy in charging process.We made inclined Sn-Cu alloy which has nano-sized or amorphous grain to alleviation volume expansion with using electrodeposition and pulse deposition method. Sn-Cu electrode showed good cycle characteristic (>50 cycles) and discharge capacity (> 120 mAh/g) at a SOC of 50 %.

Free Research Field

電気化学，材料化学，化学工学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

わが国におけるエネルギーおよび元素戦略の観点から、レアメタルを用いない新規二次電池の開発は重要な課題である。中でもNaイオン二次電池は定置用大型蓄電池としての応用が期待されている。本件においては、Naイオン二次電池用負極材として、新規Snめっきと集電体のCuからなるSn－Cu傾斜材料からなる電極の作製を検討した。本研究で開発された電極は従来の合金電極のように放電容量や充放電速度を大きく損なうことなく、繰り返し充放電回数（サイクル特性）を向上させることに成功しており、レアメタルを用いない新規二次電池の実用化に大きく寄与するものと考えられる。