2014 Fiscal Year Annual Research Report
ケイ素とガスデポジション法を用いた次世代リチウム二次電池用負極の創製
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24350094
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| Research Institution | Tottori University |
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Principal Investigator |
坂口 裕樹 鳥取大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00202086)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
薄井 洋行 鳥取大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (60423240)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 二次電池 / リチウムイオン電池 / 負極材料 / ケイ素 / ガスデポジション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
次世代リチウム二次電池負極用の高容量活物質として期待されているケイ素（Si）は，Liの吸蔵－放出の際に大きな体積変化を示すため，充放電サイクル寿命に乏しい．研究代表者らは，La－SiをSiとコンポジット化させることで，Si負極の容量衰退を大幅に改善できることをこれまでに明らかにしてきた．本研究ではLa－Si以外の希土類シリサイドとしてSm－Si，Gd－SiおよびDy－Siを取り上げ，マトリックスとなるシリサイドの機械的性質に特に着目し，これが希土類シリサイドコンポジット電極の負極性能に与える影響を調査した．種々の希土類シリサイドを検討したなかでGd－Si/Si電極は1000サイクル後においても840 mA h g－1もの高容量を保持する極めて優れたサイクル安定性を有することが確認された．その要因として，Gd－Si相が電子伝導性に優れるだけでなく，Siからの応力を緩和するに適した機械的性質を有していることが示された．
一方，無電解析出法によりNi－P被覆Si粒子を作製し，これを用いた負極と電解液との界面をイオン液体電解液の適用により最適化した．Ni－PとSiとの密着性を向上させるため，被覆前のSi粒子に対する表面粗化処理とNi－P被覆Si粒子に対する熱処理を行った．得られた活物質粒子を用いてガスデポジション法によりNi－P被覆Siコンポジット電極を作製し，定電流充放電試験によりその性能を評価した．その結果，これまでに研究代表者らが見出してきたNi－P被覆Siコンポジット電極の活物質粉末に対し表面粗化処理と熱処理を行うことでNi－P被覆層とSi粒子との間の密着性を改善でき，これによりその負極性能が大きく向上することを見出した．これに加え，イオン液体電解液を適用することで1000 mA h g－1もの高容量を1100サイクルという長い期間維持することに成功した．
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| Research Progress Status |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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