炭素及びシリコンからなるコアシェル構造を有したリチウムイオン電池負極材料の合成

• 研究課題/領域番号: 24550238
• 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): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2014年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2012年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: リチウムイオン電池 / 炭素 / シリコン / CVD / コーティング

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、不可逆容量、サイクル特性などの電気化学的特性向上を目的に、1000℃以下で熱処理された低結晶性炭素をコア材料として用い、CVD法を利用して、高結晶性熱分解炭素、ならびにシリコンをシェル材料として多層被覆した新規負極材料の合成について検討した結果、初期容量1150 mAh/gと現在の負極材料である黒鉛の理論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

• [雑誌論文] 熱分解炭素をコーティングした難黒鉛化性炭素繊維のリチウムイオン電池負極特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 大澤善美，伊藤 啓，近藤裕保、糸井弘行，中島 剛
  • 雑誌名: 愛知工業大学総合技術研究所研究報告 巻: 16 ページ: 37-42
  • NAID: 40020216609
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] パルスCVD法によるリチウムイオン電池負極用黒鉛MCMBへのパイロカーボンコーティング (2013)
  • 著者名/発表者名: 大澤善美，安倍 顕，糸井弘行，中島 剛
  • 雑誌名: 愛知工業大学総合技術研究所研究報告 巻: 15 ページ: 43-46
  • NAID: 40019809207
• [雑誌論文] パルスCVI法による低温焼成炭素紙への熱分解炭素コーティングとリチウムイオン電池負極特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 大澤善美，春日井喬尋，岡部拓美，中島 剛
  • 雑誌名: 愛知工業大学総合技術研究所研究報告 巻: 14 ページ: 35-40
  • NAID: 40019450929
• [学会発表] CVD法を利用した天然黒鉛へのシリコンおよびカーボンコーティングとリチウムイオン電池負極特性評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 啓，糸井弘行，大澤善美
  • 学会等名: 第41回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 大野城まどかぴあ（福岡県大野城市）
  • 年月日: 2014-12-08 – 2014-12-10
• [学会発表] リチウムイオン電池負極用球状炭素粉体へのパルスCVI法を用いた熱分解炭素コーティングと電気化学的特性評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 近藤裕保，糸井弘行，大澤善美
  • 学会等名: 第41回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 大野城まどかぴあ（福岡県大野城市）
  • 年月日: 2014-12-08 – 2014-12-10
• [学会発表] CVD法によるリチウムイオン電池負極用天然黒鉛/ナノシリコン混合粉体への熱分解炭素コーティングと電気化学的特性評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小田和誠，糸井弘行，大澤善美
  • 学会等名: 第41回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 大野城まどかぴあ（福岡県大野城市）
  • 年月日: 2014-12-08 – 2014-12-10
• [学会発表] CVD法を利用した天然黒鉛へのシリコンおよびパイロカーボンコーティングとリチウムイオン電池負極特性評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 啓，糸井弘行，大澤善美
  • 学会等名: 第45回中部化学関係学協会支部連合秋季大会講演
  • 発表場所: 中部大学（愛知県春日井市）
  • 年月日: 2014-11-29 – 2014-11-30
• [学会発表] CVI法を用いた球状炭素MCMB粉体への熱分解炭素コーティングと電気化学特性評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 近藤裕保，糸井弘行，大澤善美
  • 学会等名: 第45回中部化学関係学協会支部連合秋季大会講演
  • 発表場所: 中部大学（愛知県春日井市）
  • 年月日: 2014-11-29 – 2014-11-30
• [学会発表] CVD法によるリチウムイオン電池用天然黒鉛/シリコン/熱分解炭素複合負極の作成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 啓，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48回東海若手セラミスト懇話会（2014年夏期セミナー）
  • 発表場所: 希望荘（三重県菰野町）
  • 年月日: 2014-06-26 – 2014-06-27
• [学会発表] パルスCVI法を用いた球状炭素粉末への熱分解炭素コーティングとリチウムイオン電池負極特性評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 近藤裕保，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48回東海若手セラミスト懇話会（2014年夏期セミナー）
  • 発表場所: 希望荘（三重県菰野町）
  • 年月日: 2014-06-26 – 2014-06-27
• [学会発表] CVD法による天然黒鉛/ナノシリコン混合粉体への熱分解炭素コーティングと電気化学的特性評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 小田和誠，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48回東海若手セラミスト懇話会（2014年夏期セミナー）
  • 発表場所: 希望荘（三重県菰野町）
  • 年月日: 2014-06-26 – 2014-06-27
• [学会発表] Structural and electrochemical characteristics of pyrocarbon-coated natural graphite powders with different particle size using pressure-pulsed chemical vapor deposition technique (2013)
  • 著者名/発表者名: Yoshimi Ohzawa, Shota Yokoyama, Tsuyoshi Nakajima, Alexander M. Panich, Alexander I. Shames
  • 学会等名: 17th International Symposium on Intercalation compounds
  • 発表場所: Sendai, Japan
• [学会発表] Silicon-coating on natural graphite for anode of lithium-ion battery using chemical vapor deposition method (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroshi Ito, Shunsuke Yamada, Yoshimi Ohzawa, Tsuyoshi Nakajima, Henri Groult
  • 学会等名: 17th International Symposium on Intercalation compounds
  • 発表場所: Sendai, Japan
• [学会発表] Pyrocarbon-coating on mesocarbon microbeads and their anode properties for lithium ion batteries (2013)
  • 著者名/発表者名: Hiroyasu Kondo, Akira Abe, Yoshimi Ohzawa, Tsuyoshi Nakajima, Alain Tressaud
  • 学会等名: 17th International Symposium on Intercalation compounds
  • 発表場所: Sendai, Japan
• [学会発表] CVD法を利用したリチウムイオン電池負極用天然黒鉛へのシリコンコーティングと電気化学的特性評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 伊藤 啓，糸井弘行，大澤善美，中島 剛
  • 学会等名: 第44回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
  • 発表場所: 静岡大学
• [学会発表] パルスCVI 法による各種温度で焼成した炭素材料への熱分解炭素コーティングと電気化学的特性評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大澤善美，近藤裕保，糸井弘行，中島 剛
  • 学会等名: 第40回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 京都市
• [学会発表] リチウムイオン電池負極用黒鉛へのシリコンおよびカーボンコーティングと電気化学的特性評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大澤善美，伊藤 啓，糸井弘行，中島 剛
  • 学会等名: 第40回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 京都市
• [学会発表] セルロース粉末から得た難黒鉛化性炭素への熱分解炭素コーティングとリチウムイオン電池用負極特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小川祐平，西川大貴，大澤善美，中島剛
  • 学会等名: 日本セラミックス協会東海支部第44回東海若手セラミスト懇話会
  • 発表場所: ウェルシーズン浜名湖（浜松市）
• [学会発表] 熱分解炭素をコーティングした黒鉛粒子の構造とリチウムイオン電池負極特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 横山翔大，鈴木誠史，大澤善美，中島剛
  • 学会等名: 日本セラミックス協会東海支部第44回東海若手セラミスト懇話会
  • 発表場所: ウェルシーズン浜名湖（浜松市）
• [学会発表] セルロース粉末から得た低温焼成炭素へのカーボンコーティングと電気化学的特性評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小川祐平，大澤善美，中島剛
  • 学会等名: 第43回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
  • 発表場所: 名古屋工業大学（名古屋市）
• [学会発表] パルスCVI法による天然黒鉛粒子へのカーボンコーティングと電気化学的特性評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 横山翔大，大澤善美，中島剛
  • 学会等名: 第43回中部化学関係学協会支部連合秋季大会
  • 発表場所: 名古屋工業大学（名古屋市）
• [学会発表] 熱分解炭素をコーティングした炭素化セルロース粉末の構造と電気化学的特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小川祐平，大澤善美，中島剛
  • 学会等名: 第39回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 長野市生涯学習センター（長野市）
• [学会発表] 粒径の異なる天然黒鉛粒子へのカーボンコーティングとリチウムイオン電池負極特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 横山翔大，大澤善美，中島剛
  • 学会等名: 第39回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 長野市生涯学習センター（長野市）
• [図書] LIBの高容量・高耐久化のための電極ー電解液（質）の界面制御技術と解析・評価法（リチウムイオン二次電池用負極活物質の改質、表面修飾のポイント） (2015)
  • 著者名/発表者名: 大澤善美、糸井弘行
  • 総ページ数: 350
  • 出版者: 技術情報協会
• [図書] LIBの高容量・高耐久化のための電極ー電解液（質）の界面制御技術と解析・評価法（金属・合金系負極材料のコーティング技術とリチウムイオン電池負極体積膨張劣化改善 ～シリコン、熱分解炭素マルチコーティング～） (2015)
  • 著者名/発表者名: 大澤善美、糸井弘行
  • 総ページ数: 350
  • 出版者: 技術情報協会
• [図書] 導電助剤・導電性フィラー（リチウムイオン二次電池活物質材料へのカーボンコーティング (2015)
  • 著者名/発表者名: 大澤善美、糸井弘行
  • 出版者: 技術情報協会
• [図書] カーボン材料実験技術（製造・合成編） (2013)
  • 著者名/発表者名: 大澤善美
  • 総ページ数: 340
  • 出版者: 炭素材料学会（国際文献印刷）
• [図書] 電気化学／インピーダンス測定のノウハウと正しいデータ解釈 (2013)
  • 著者名/発表者名: 大澤善美
  • 総ページ数: 632
  • 出版者: 技術情報協会