| 研究課題/領域番号 |
16K12653
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| 研究機関 | 関東学院大学 |
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研究代表者 |
友野 和哲 関東学院大学, 理工学部, 講師 (40516449)
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| 研究分担者 |
碇 智徳 宇部工業高等専門学校, 電気工学科, 教授 (40419619)
島袋 勝弥 宇部工業高等専門学校, 物質工学科, 准教授 (70618446) [辞退]
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| 研究期間 (年度) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| キーワード | ブロモシラン / 再資源化 / 蓄電技術 / 電気化学的手法 |
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| 研究実績の概要 |
廃棄物シリコンから得られるブロモシランは，常温常圧で液体のため，ウエットプロセスである電気化学的析出に有利である。また，ブロモシランからSi薄膜を電気化学的手法により作製する条件を見出した。本研究では，膜厚を制御可能なCNT(カーボンナノチューブ)を不織布基板として，電気化学析出法によるSi薄膜を作製し，Liイオン電池用負極剤としての利用を目的としている。廃棄物シリコンから得られるブロモシラン液をLi電池用シリコンに応用できれば，廃シリコンの潜在的な付加価値を高め，効率的なリサイクルシステムの促進につながると考えている。
平成29年度は所属の移動に伴い，昨年度の知見(CNTの電着量とSi堆積量と容量の関係)の再現性を行い，再現性が取れることを確認した。そこで，CNTの膜厚を300nmに固定した。電着時間を固定し，電解電位を変更(-2.0V～-3.0V)することで，CNTに対するシリコン堆積量を変更した。充放電測定から，各電位における初期容量は，3500mAh/g(-2.0V)，150mAh/g(-2.5V)，30mAh/g(－3.0V)であった。充放電を繰り返し行った後の定常状態での容量は，700mAh/g(-2.0V)，10mAh/g(-2.5V)，25mAh/g(－3.0V)であった。充放電測定前に，卑な電位の場合，シリコンがCNTと共に脱落することがわかりCNTの電着量を変更する必要があることが分かった。一方で，CNT表面には薄膜上にシリコンが残留していることがわかった。現在，不織布CNTの膜厚とシリコン電着量による容量の関係を系統的に検討している。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
所属の移動に伴い，平成28年度で得られた知見の再現実験を6月初旬までに終わらせ，再現性が良い不織布CNT基板・Si/CNT基板を作製できた。CNT基板の膜厚を固定し，Si電着量を変更した。各電位における充放電測定を行ったところ，よりシリコンを電着させた試料の容量が低い値となった。これは，泳導電着させたCNTにシリコンを電着させているが，電着量が多いためCNTと共に脱落していることが原因である。結果として，CNTが300nmにおいて，-2.0Vで電着させた試料がもっとも容量が大きく30サイクル後でも700mAh/gとなった。また，シリコンは薄膜上に残留していた。
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| 今後の研究の推進方策 |
不織布状に電着させたCNTにシリコン薄膜が残留することが分かった。容量はシリコンの残留量に比例すると考えられるので，シリコンが残留できるCNTの量を増やす必要がある。CNTの堆積量を系統的に変更して，各CNT堆積量に対する最適なシリコン電着量を明らかにする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
所属の移動に伴い，計画していた学会発表に参加できなかった。平成30年度では，学部生が半年前から研究室に所属しており，研究が進められている。学内外への公表に使用する計画である。
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