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リチウムイオン電池負極用ナノ炭素/シリコン/熱分解炭素複合材料の合成

研究課題

研究課題/領域番号 17K06022
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 無機工業材料
研究機関愛知工業大学

研究代表者

大澤 善美  愛知工業大学, 工学部, 教授 (80278225)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2019年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2018年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2017年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード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
研究成果の概要

本研究では、リチウムイオン電池負極用炭素の可逆容量、効率、サイクル特性などの電気化学的特性向上を目的に、表面にナノサイズの細孔を持つ多孔質炭素繊維をコア材料として用い、気相法によって、シリコン、続いて高結晶性熱分解炭素を多層被覆した新規負極材料の合成について検討した。得られた負極は、初期容量970 mAh/gと現在の負極材料である黒鉛の最大の容量より高い値を持つことを見出した。また、初期クーロン効率は黒鉛と同程度であり、良好なサイクル特性を有していることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

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。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (2件) (うちオープンアクセス 2件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 2件) 図書 (5件)

  • [雑誌論文] 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

    • 著者名/発表者名
      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
    • 雑誌名

      愛知工業大学研究報告

      巻: 54 ページ: 84-89

    • NAID

      120006607328

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] 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

    • 著者名/発表者名
      大澤善美、恩徳拓哉、澤野晃輝、糸井弘行
    • 雑誌名

      愛知工業大学研究報告

      巻: 53 ページ: 70-74

    • NAID

      120006461864

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] パルスCVI法により熱分解炭素皮膜をコーティングした負極部材炭素の構造及び電気化学特性評価2019

    • 著者名/発表者名
      谷川達郎、糸井弘行,大澤善美
    • 学会等名
      第46回炭素材料学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 流通式CVD法を用いて熱分解炭素をコーティングしたSi-黒鉛混合粉体の構造解析及び電気化学特性評価2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤風雅、糸井弘行,大澤善美
    • 学会等名
      第46回炭素材料学会年会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Structural and electrochemical properties of Si/graphite mixed powder coated with pyrocabon using CVD method2019

    • 著者名/発表者名
      Fuga Sato, Hiroyuki Itoi, Yoshimi Ohzawa
    • 学会等名
      2nd International Workshop on Green Energy System and Devices (IWGESD2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Pyrocabon coating on carbon for negative electrode of the Lithium-ion battery by pressure-pulsed chemical vapor infiltration method2019

    • 著者名/発表者名
      Tatsuro Hasegawa, Hiroyuki Itoi, Yoshimi Ohzawa
    • 学会等名
      2nd International Workshop on Green Energy System and Devices (IWGESD2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] パルスCVI法を用いた負極部材炭素へのカーボンコーティングと構造及び電気化学特性評価2019

    • 著者名/発表者名
      長谷川達郎、糸井弘行,大澤善美
    • 学会等名
      炭素材料学会第57回炭素材料夏期セミナー
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 流通式CVD法を用いて熱分解炭素をコーティングしたSi-黒鉛混合粉体の構造解析2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤風雅、糸井弘行,大澤善美
    • 学会等名
      炭素材料学会第57回炭素材料夏期セミナー
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] パルスCVI法を用いて表面修飾を施した負極部材炭素の構造及び電気化学的特性評価2019

    • 著者名/発表者名
      長谷川達郎,糸井弘行,大澤善美
    • 学会等名
      日本セラミックス協会東海支部第58回東海若手セラミスト懇話会(2019年夏期セミナー)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 流通式CVD法を用いたSi-炭素混合粉体へのカーボンコーティング2019

    • 著者名/発表者名
      佐藤風雅、糸井弘行,大澤善美
    • 学会等名
      日本セラミックス協会東海支部第58回東海若手セラミスト懇話会(2019年夏期セミナー)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] パルスCVI法を用いた導電助剤炭素への熱分解炭素コーティングと電気化学的特性評価2018

    • 著者名/発表者名
      長谷川達郎、糸井弘行,大澤善美
    • 学会等名
      日本セラミックス協会東海支部第56回東海若手セラミスト懇話会(2018年夏期セミナー)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] パルスCVI法を用いて熱分解炭素コーティングしたスギ炭素化物のリチウムイオン電池負極特性2018

    • 著者名/発表者名
      澤野晃輝、糸井弘行,大澤善美
    • 学会等名
      日本セラミックス協会東海支部第56回東海若手セラミスト懇話会(2018年夏期セミナー)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] パルスCVI法による導電助剤炭素へのカーボンコーティングと電気化学的特性評価2018

    • 著者名/発表者名
      長谷川達郎、糸井弘行,大澤善美
    • 学会等名
      炭素材料学会第56回炭素材料夏期セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] パルスCVI法を用いて熱分解炭素コーティングしたスギ炭素化物の構造評価及びリチウムイオン電池負極特性2018

    • 著者名/発表者名
      澤野晃輝、糸井弘行,大澤善美
    • 学会等名
      炭素材料学会第56回炭素材料夏期セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 化学気相含浸法を用いたスギ炭素化物への熱分解炭素コーティングと構造評価及びリチウムイオン電池用負極特性2018

    • 著者名/発表者名
      澤野晃輝、糸井弘行,大澤善美
    • 学会等名
      第49回中部化学関係学協会支部連合秋季大会講演
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] パルスCVI法によるリチウムイオン二次電池の電極部材用炭素へのカーボンコーティング2018

    • 著者名/発表者名
      長谷川達郎、糸井弘行,大澤善美
    • 学会等名
      第44回炭素材料学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] スギ炭素化物への化学気相含浸法を用いた熱分解炭素コーティングと構造評価及びリチウムイオン電池負極特性2018

    • 著者名/発表者名
      澤野晃輝、糸井弘行,大澤善美
    • 学会等名
      第44回炭素材料学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] CVD法を利用したリチウムイオン電池用負極炭素材料へのシリコンコーティングと電気化学特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      恩徳拓哉、糸井弘行,大澤善美
    • 学会等名
      日本セラミックス協会東海支部第54回東海若手セラミスト懇話会(2017年夏期セミナー)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] パルスCVI法による木質炭素材料へのカーボンコーティング2017

    • 著者名/発表者名
      澤野晃輝、糸井弘行,大澤善美
    • 学会等名
      日本セラミックス協会東海支部第54回東海若手セラミスト懇話会(2017年夏期セミナー)
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] CVD法を利用したリチウムイオン電池用負極炭素材料へのシリコンコーティングと構造評価および電気化学特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      恩徳拓哉、糸井弘行,大澤善美
    • 学会等名
      炭素材料学会第55回炭素材料夏期セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] パルスCVI法を用いた木質炭素材料への熱分解炭素コーティングと電気化学特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      澤野晃輝、糸井弘行,大澤善美
    • 学会等名
      炭素材料学会第55回炭素材料夏期セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 化学蒸着法によるリチウムイオン電池用負極炭素材料へのシリコンコーティングと電気化学特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      恩徳拓哉、糸井弘行,大澤善美
    • 学会等名
      第44回炭素材料学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] パルスCVI法を用いた木質炭素材料への熱分解炭素コーティングと構造評価及び電気化学特性評価2017

    • 著者名/発表者名
      澤野晃輝、糸井弘行,大澤善美
    • 学会等名
      第44回炭素材料学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [図書] リチウムイオン二次電池用シリコン系負極材の開発動向2019

    • 著者名/発表者名
      大澤善美,糸井弘行
    • 総ページ数
      251
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781314853
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [図書] リチウムイオン電池の分析、解析と評価技術 事例集2019

    • 著者名/発表者名
      大澤善美,糸井弘行
    • 総ページ数
      522
    • 出版者
      技術情報協会
    • ISBN
      9784861047701
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [図書] リチウムイオン二次電池用炭素系負極材の開発動向2019

    • 著者名/発表者名
      大澤善美,糸井弘行
    • 総ページ数
      234
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • ISBN
      9784781314358
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [図書] 電気化学・インピーダンス測定のデータ解析手法と事例集2018

    • 著者名/発表者名
      大澤善美、糸井弘行
    • 総ページ数
      522
    • 出版者
      技術情報協会
    • ISBN
      9784861047305
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [図書] 次世代電池用電極材料の高エネルギー密度、高出力化2017

    • 著者名/発表者名
      大澤善美、糸井弘行
    • 総ページ数
      602
    • 出版者
      技術情報協会
    • ISBN
      9784861046858
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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