2022 Fiscal Year Annual Research Report
もみ殻炭はLiイオン電池負極の活物質として有望か？
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21K21330
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| Research Institution | Akita University |
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Principal Investigator |
安部 勇輔 秋田大学, 電動化システム共同研究センター, 特任助教 (60908953)
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| Project Period (FY) |
2021-08-30 – 2023-03-31
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| Keywords | リチウムイオン電池 / 負極 / もみ殻 / 炭化物 / 酸化ケイ素 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，もみ殻を熱処理することで得られるもみ殻炭（非晶質Cおよび酸化ケイ素（SiOx）の複合材）を，Liイオン電池負極の活物質に応用することを目指した。熱および化学的な材料加工条件を様々に設定することで，物性の異なるもみ殻炭を製造し，それらを負極に用いたLiイオン電池の充放電特性を評価した。その結果，もみ殻炭において，SiOxは除かすにCと共存させることで，そのLiイオン電池は優れた充放電性能を示した。
2021年度は，もみ殻炭の製造とLiイオン電池への適用に焦点を当て，製造したもみ殻炭の物性および電気化学特性の評価を行った。もみ殻炭の製造時に，NaOH水溶液への浸漬により，もみ殻炭中のSiOxを除去し，Liイオン電池の充放電特性におけるSiOxの役割を調査した。SiOxを除去しないもみ殻炭およびSiOx含有量の異なるもみ殻炭を用意し，それらを用いるLiイオン電池の充放電特性を評価した。その結果，もみ殻炭におけるSiOxは，充放電時の比容量を高め，電流レート特性が改善されることを示した。また，もみ殻炭をLiイオン電池負極に応用するためには，電池組立前にLiイオンのプレドープを実施する必要があると判った。
2022年度は，Liイオン電池に関するLiイオンプレドープ技術について調査した。CとSiの複合材を用意し，Liイオンプレドープ時のプレドープ量（mAh/g）を変化させ，その負極を用いるLiイオン電池の充放電特性への影響を明らかにした。もみ殻炭や非晶質CとSiの複合材のような，初回充電時にLiイオンを多量に消費する活物質は，Liイオンのプレドープによって，Liイオンの消費分を補償し，Liイオン電池を良好に充放電させた。また，使用する活物質のLiイオン挿入脱離比容量を基準に，過度なLiイオンプレドープを行うと，長期充放電サイクルでも性能劣化を抑制できることが示された。
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