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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

研究課題

研究課題/領域番号 24350094
研究種目

基盤研究(B)

配分区分一部基金
応募区分一般
研究分野 機能材料・デバイス
研究機関鳥取大学

研究代表者

坂口 裕樹  鳥取大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (00202086)

研究分担者 薄井 洋行  鳥取大学, 大学院工学研究科, 准教授 (60423240)
研究期間 (年度) 2012-04-01 – 2015-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
17,810千円 (直接経費: 13,700千円、間接経費: 4,110千円)
2014年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2013年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2012年度: 8,970千円 (直接経費: 6,900千円、間接経費: 2,070千円)
キーワードリチウム二次電池 / 負極 / ケイ素 / 合金 / シリサイド / ガスデポジション法 / 厚膜 / 二次電池 / リチウムイオン電池 / 負極材料 / ガスデポジション / リチウム電池
研究成果の概要

次世代リチウム二次電池の高容量負極活物質として期待されるケイ素の乏しいサイクル寿命を克服するため,これを希土類金属シリサイドとコンポジット化しガスデポジション法により厚膜化した電極の負極性能を調べた.種々の希土類シリサイドを検討した中で,Gd-SiとSiからなる電極が最も優れた性能を示すことを見出した.その理由が,Gd-Siが適度なリチウム貯蔵能を有していること,化合物として安定であり分解されにくいこと,電子伝導性が高いことに加え,他の希土類シリサイドよりも一層弾性的な性質を有するため,充放電時のSiの体積変化により生じる応力を効果的に緩和したことによることを明らかにした.

報告書

(4件)
  • 2014 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2013 実績報告書
  • 2012 実績報告書
  • 研究成果

    (56件)

すべて 2015 2014 2013 2012 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち査読あり 7件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (37件) (うち招待講演 1件) 図書 (11件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Gadolinium silicide/silicon composite with excellent high-rate performance as lithium-ion battery anode2014

    • 著者名/発表者名
      H. Usui, M. Nomura, H. Nishino, M. Kusatsu, T. Murota, and H. Sakaguchi
    • 雑誌名

      Materials Letters

      巻: 130 ページ: 61-64

    • DOI

      10.1016/j.matlet.2014.05.065

    • NAID

      120005895957

    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] TiO2/Si composites synthesized by sol-gel method and their improved electrode performance as Li-ion battery anodes2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Usui, Kuniaki Wasada, Masahiro Shimizu, and Hiroki Sakaguchi
    • 雑誌名

      Electrochimica Acta

      巻: 111 ページ: 575-580

    • DOI

      10.1016/j.electacta.2013.08.015

    • NAID

      120005895949

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrochemical Properties of Metal/ZnO Composites Synthesized by Co-Precipitation Method for Li-Ion Battery Anode2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Usui, Takamasa Kono, and Hiroki Sakaguchi
    • 雑誌名

      Journal of Nanoengineering and Nanomanufacturing

      巻: 3 (4) 号: 4 ページ: 326-330

    • DOI

      10.1166/jnan.2013.1151

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Applicability of ionic liquid electrolytes to LaSi2/Si composite thick-film anodes in Li-ion battery2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Usui, Masahiro Shimizu, and Hiroki Sakaguchi
    • 雑誌名

      Journal of Power Sources

      巻: 235 ページ: 29-35

    • DOI

      10.1016/j.jpowsour.2013.01.188

    • NAID

      120005895955

    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Improved Anode Performance of Ni-P-Coated Si Thick-Film Electrodes for Li-Ion Battery2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Usui
    • 雑誌名

      Electrochemistry

      巻: 80 号: 10 ページ: 737-739

    • DOI

      10.5796/electrochemistry.80.737

    • NAID

      10030880502

    • ISSN
      1344-3542, 2186-2451
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effect of carrier gas on anode performance of Si thick-film electrodes prepared by gasdeposition method2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Usui
    • 雑誌名

      Thin Solid Films

      巻: 520 号: 23 ページ: 7006-7010

    • DOI

      10.1016/j.tsf.2012.07.093

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Novel composite thick-film electrodes consisted of zinc oxide and silicon for lithium-ion battery anode2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Usui
    • 雑誌名

      International Journal of Electrochemistry Science

      巻: 7 ページ: 4322-4334

    • NAID

      120005868796

    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 酸化セリウム被覆ケイ素負極の電気化学的リチウム吸蔵─放出特性2015

    • 著者名/発表者名
      薄井洋行,伊藤帆高,坂口裕樹
    • 学会等名
      2015年電気化学会第82回大会,1J23
    • 発表場所
      横浜国立大学
    • 年月日
      2015-03-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ケイ素負極の性能におよぼす種々の遷移金属シリサイドの影響2014

    • 著者名/発表者名
      竹本裕哉,薄井洋行,坂口裕樹
    • 学会等名
      第55回電池討論会,3A01
    • 発表場所
      国立京都国際会館
    • 年月日
      2014-11-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] ケイ素系コンポジット厚膜負極を用いたリチウム二次電池の性能2014

    • 著者名/発表者名
      西村仁,薄井洋行,坂口裕樹
    • 学会等名
      第55回電池討論会,3A02
    • 発表場所
      国立京都国際会館
    • 年月日
      2014-11-21
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 顕微ラマン分光法を用いたリチウム二次電池用ケイ素負極の劣化解析2014

    • 著者名/発表者名
      清水雅裕,薄井洋行,坂口裕樹
    • 学会等名
      第55回電池討論会,1E20
    • 発表場所
      国立京都国際会館
    • 年月日
      2014-11-19
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 次世代リチウムイオン電池用ケイ素系負極の創製と電極-電解質界面の最適化2014

    • 著者名/発表者名
      坂口裕樹
    • 学会等名
      第34回表面科学学術講演会,7Ap05
    • 発表場所
      島根県立産業交流会館
    • 年月日
      2014-11-07
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] イオン液体のカチオン構造がケイ素負極のリチウム二次電池負極特性におよぼす効果2014

    • 著者名/発表者名
      清水雅裕,薄井洋行,坂口裕樹
    • 学会等名
      第4回CSJ化学フェスタ2014,P2-102
    • 発表場所
      タワーホール船堀
    • 年月日
      2014-10-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] Silicon-based Anodes for Next Generation Lithium Ion Battery2014

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Sakaguchi
    • 学会等名
      Silicon for the Chemical and Solar Industry XII
    • 発表場所
      Trondheim, Norway
    • 年月日
      2014-06-26
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] 希土類シリサイドを用いたリチウム二次電池用ケイ素系コンポジット負極の性能2014

    • 著者名/発表者名
      薄井洋行,西野博貴,草津将年,室田忠俊,坂口裕樹
    • 学会等名
      第31回希土類討論会,1A-12
    • 発表場所
      タワーホール船堀
    • 年月日
      2014-05-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [学会発表] リチウム二次電池用Si系負極に最適な有機電解液の探索2013

    • 著者名/発表者名
      坂口裕樹
    • 学会等名
      2013年電気化学会第80回大会
    • 発表場所
      東北大学川内キャンパス
    • 年月日
      2013-03-29
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 種々のイオン液体中におけるSi系電極の負極特性におよぼすLi塩の効果2013

    • 著者名/発表者名
      坂口裕樹
    • 学会等名
      2013年電気化学会第80回大会
    • 発表場所
      東北大学川内キャンパス
    • 年月日
      2013-03-29
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 負極材料の新展開~Si系負極を中心に~2013

    • 著者名/発表者名
      坂口裕樹
    • 学会等名
      第4回 国際二次電池展
    • 発表場所
      東京ビッグサイト(招待講演)
    • 年月日
      2013-02-17
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] イオン液体のカチオン構造がSi厚膜電極のリチウム二次電池負極性能におよぼす効果2012

    • 著者名/発表者名
      坂口裕樹
    • 学会等名
      平成24年度第3回関西電気化学研究会
    • 発表場所
      京都大学桂キャンパス
    • 年月日
      2012-12-01
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] リチウム二次電池用Ni-P/Siコンポジット厚膜電極のサイクル安定性向上の試み2012

    • 著者名/発表者名
      坂口裕樹
    • 学会等名
      平成24年度第3回関西電気化学研究会
    • 発表場所
      京都大学桂キャンパス
    • 年月日
      2012-12-01
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Liを添加したSiからなる厚膜電極のリチウム二次電池負極特性2012

    • 著者名/発表者名
      坂口裕樹
    • 学会等名
      第53回電池討論会
    • 発表場所
      ヒルトン福岡シーホーク
    • 年月日
      2012-11-14
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] イオン液体のカチオン構造がSi厚膜電極のリチウム二次電池負極特性におよぼす効果2012

    • 著者名/発表者名
      坂口裕樹
    • 学会等名
      第53回電池討論会
    • 発表場所
      ヒルトン福岡シーホーク
    • 年月日
      2012-11-14
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Fe-SiとSiからなるコンポジット厚膜電極のリチウム二次電池負極特性2012

    • 著者名/発表者名
      坂口裕樹
    • 学会等名
      第53回電池討論会
    • 発表場所
      ヒルトン福岡シーホーク
    • 年月日
      2012-11-14
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 種々の希土類シリサイドとケイ素を用いたリチウム二次電池負極の創製2012

    • 著者名/発表者名
      坂口裕樹
    • 学会等名
      第53回電池討論会
    • 発表場所
      ヒルトン福岡シーホーク
    • 年月日
      2012-11-14
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] Anode Performances of Thick-film Electrodes Consisted of Rare-earth Metal Silicides and Si for Li-ion Battery2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroki Sakaguchi
    • 学会等名
      International Symposium on Rare Earths 2012 in Okinawa for the 30th Anniversary of The Rare Earth Society of Japan
    • 発表場所
      Okinawa Harborview Crowne Plaza, Okinawa, Japan
    • 年月日
      2012-11-08
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 種々の希土類シリサイドを用いたリチウム二次電池負極の性能2012

    • 著者名/発表者名
      坂口裕樹
    • 学会等名
      第29回希土類討論会
    • 発表場所
      北海道大学 学術交流会館
    • 年月日
      2012-05-15
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [学会発表] 銅集電体に酸化銅を無電解めっきした電極のリチウム二次電池負極特性

    • 著者名/発表者名
      西村仁,薄井洋行,坂口裕樹
    • 学会等名
      2014年電気化学会第81回大会
    • 発表場所
      関西大学千里山キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] イオン液体電解液への添加剤の適用がリチウム二次電池用ケイ素電極の負極特性に与える影響

    • 著者名/発表者名
      清水雅裕,薄井洋行,森下翔太,坂口裕樹
    • 学会等名
      2014年電気化学会第81回大会
    • 発表場所
      関西大学千里山キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 次世代リチウム二次電池用ケイ素系コンポジット負極の創製

    • 著者名/発表者名
      坂口裕樹
    • 学会等名
      日本化学会第94春季年会
    • 発表場所
      名古屋大学 東山キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Si1-xGex固溶体を用いたLi二次電池負極の電気化学的特性

    • 著者名/発表者名
      竹本裕哉,薄井洋行, 坂口裕樹
    • 学会等名
      2013年度第3回関西電気化学研究会
    • 発表場所
      産業技術総合研究所 関西センター
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] イミダゾリウム系イオン液体電解液への添加剤の適用がリチウム二次電池用Si電極の負極特性に与える影響

    • 著者名/発表者名
      森下翔太,薄井洋行,清水雅裕,坂口裕樹
    • 学会等名
      2013年度第3回関西電気化学研究会
    • 発表場所
      産業技術総合研究所 関西センター
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] SnO負極の電気化学的Na挿入-脱離特性

    • 著者名/発表者名
      清水雅裕,薄井洋行,坂口裕樹
    • 学会等名
      2013年度第3回関西電気化学研究会
    • 発表場所
      産業技術総合研究所 関西センター
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Anode Performances of Si-Based Composite Electrodes in Ionic Liquid Electrolytes for Li-Ion Battery

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Usui, Masahiro Shimizu, Masakuni Narita, and Hiroki Sakaguchi
    • 学会等名
      The 7th Asian Conference on Electrochemical Power Sources (ACEPS‐7)
    • 発表場所
      Senri Life Science Center, Osaka, Japan
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] イオン液体のカチオン構造がケイ素電極のリチウム二次電池負極性能におよぼす効果

    • 著者名/発表者名
      清水雅裕, 薄井洋行, 松本訓伸,野上敏材, 伊藤敏幸, 坂口裕樹
    • 学会等名
      第4回イオン液体討論会
    • 発表場所
      慶應義塾大学 日吉キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] アルカリ金属イオン二次電池負極材料の創製とそれを活かす機能性界面の構築

    • 著者名/発表者名
      清水雅裕
    • 学会等名
      2013年日本化学会中国四国支部大会
    • 発表場所
      広島大学 東広島キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 希土類シリサイド-ケイ素コンポジット電極のリチウム二次電池負極特性

    • 著者名/発表者名
      西野博貴,薄井洋行,草津将年,室田忠俊,坂口裕樹
    • 学会等名
      第54回電池討論会
    • 発表場所
      大阪国際会議場
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Ni-P被覆Siコンポジット電極のリチウム二次電池負極特性

    • 著者名/発表者名
      成田匡邦,薄井洋行,藤田佳宏,坂口裕樹
    • 学会等名
      第54回電池討論会
    • 発表場所
      大阪国際会議場
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] リチウム二次電池用Si系負極に対する最適な有機電解液の探索

    • 著者名/発表者名
      三輪賢一,薄井洋行,坂口裕樹
    • 学会等名
      第54回電池討論会
    • 発表場所
      大阪国際会議場
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] SnO負極の電気化学的ナトリウム挿入―脱離特性

    • 著者名/発表者名
      清水雅裕,薄井洋行,坂口裕樹
    • 学会等名
      第54回電池討論会
    • 発表場所
      大阪国際会議場
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ナトリウム二次電池用リン負極に対する最適な電解液の探索

    • 著者名/発表者名
      山根和也,薄井洋行,清水雅裕,野上敏材,伊藤敏幸,坂口裕樹
    • 学会等名
      第54回電池討論会
    • 発表場所
      大阪国際会議場
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Si1-xGex固溶体電極のリチウム二次電池負極特性

    • 著者名/発表者名
      竹本裕哉,薄井洋行,坂口裕樹
    • 学会等名
      2013年電気化学秋季大会
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] リチウム二次電池用ケイ素系負極の性能におよぼす電解液添加剤の効果

    • 著者名/発表者名
      薄井洋行,三輪賢一,坂口裕樹
    • 学会等名
      2013年電気化学秋季大会
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ゾル-ゲル法を用いたTiO2/Si複合体の合成とリチウム二次電池負極特性

    • 著者名/発表者名
      和佐田国聖,薄井洋行,坂口裕樹
    • 学会等名
      2013年電気化学秋季大会
    • 発表場所
      東京工業大学大岡山キャンパス
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] 希土類シリサイドとケイ素からなるコンポジット電極のリチウム二次電池負極特性

    • 著者名/発表者名
      薄井洋行,西野博貴,草津将年,室田忠俊,坂口裕樹
    • 学会等名
      第30回希土類討論会
    • 発表場所
      北九州国際会議場
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] 電子機器・部品における故障・発火原因解析と対策技術,第7章第4節 車載用電源を意識したリチウム二次電池用ケイ素負極に適応する電解液2014

    • 著者名/発表者名
      薄井洋行,坂口裕樹
    • 総ページ数
      5
    • 出版者
      技術情報協会
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [図書] 化学装置10月号,次世代リチウム二次電池用ケイ素系負極の創製2014

    • 著者名/発表者名
      薄井洋行,坂口裕樹
    • 総ページ数
      5
    • 出版者
      工業通信
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
  • [図書] ナトリウムイオン電池用負極創製のための活物質合成・電極作製システム2014

    • 著者名/発表者名
      薄井洋行,坂口裕樹
    • 総ページ数
      88
    • 出版者
      工業通信
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] 次世代蓄電池の【最新】材料技術と性能評価2013

    • 著者名/発表者名
      薄井洋行,坂口裕樹
    • 総ページ数
      829
    • 出版者
      技術情報協会
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] コンポジット材料の混練・コンパウンド技術の分散・界面制御2013

    • 著者名/発表者名
      薄井洋行,坂口裕樹
    • 総ページ数
      924
    • 出版者
      技術情報協会
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] Journal of Nanoengineering and Nanomanufacturing2013

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Usui and Hiroki Sakaguchi
    • 出版者
      Morphology Control of ZnO for Li-Ion Battery Anode
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [図書] 化学装置3月号55巻, "次世代蓄電池用負極創製のための活物質合成・電極作製システム"2013

    • 著者名/発表者名
      薄井洋行
    • 出版者
      工業通信
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [図書] 化学工業2月号64巻 "次世代リチウム二次電池用Si系負極へのイオン液体電解液の応用"2013

    • 著者名/発表者名
      薄井洋行
    • 出版者
      化学工業社
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [図書] 電池技術 第24巻 "ケイ素系コンポジット厚膜のリチウム二次電池負極特性"2012

    • 著者名/発表者名
      坂口裕樹
    • 出版者
      電気化学会 電池技術委員会,
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [図書] Zinc : Characteristics, Uses and Benefits, M. Yamaguchi Ed.2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Usui
    • 出版者
      Nova Science Publishers, Inc.
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [図書] Advances in Energy Research, Volume 8, Morena J. Acosta Ed.2012

    • 著者名/発表者名
      Hiroyuki Usui
    • 出版者
      Nova Science Publishers, Inc.
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書
  • [産業財産権] リチウムイオン二次電池負極2012

    • 発明者名
      坂口裕樹, 薄井洋行, 室田忠俊, 草津将年
    • 権利者名
      国立大学法人 鳥取大学, 株式会社 三徳
    • 出願年月日
      2012-05-11
    • 関連する報告書
      2012 実績報告書

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公開日: 2012-04-24   更新日: 2019-07-29  

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