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アモルファスシリコン(a-Si)は薄膜半導体として広く用いられてきた材料である。近年ではa-Siはリチウムイオン電池（Lithium-ion batteries: LIB）の容量 を現在の10倍に増大できる材料として注目されており、a-Siを工業的に大量生産する手法の開発が急がれている。a-Siは、これまで、蒸着やシランを用いた気相 成長によって作製されてきたが、量産が期待される液体急冷法では、a-Siを作ることが不可能と考えられてきた。その理由は、液体Siは配位数6の金属であるのに 対し、a-Siが配位数４の半導体であるために、液体Siをそのまま凍結させただけでは配位数4の半導体a-Siが形成されないためである。近年、液体Siの結合状態が金属結合と共有結合が共存した特異な状態にあり、また液体Siを融点から大きく過冷させると、液体―液体相転移によって配位数4の半導体的な液体Siが現れる可能性が報告され、液体急冷によるa-Si作製の可能性が開けてきた。
我々は最近、静電浮遊法を用いて液体Siを融点から300K過冷させ、ハンマークエンチ法を用いて過冷却液体Siを急冷することによって、a-Siを作製することに世界で初めて成功した。この成果に基づき、本研究では、量産化への適用可能な液体急冷技術を用いたアモルファスSiの作製に取り組んできた。これまでに、単ロール法とガスアトマイズ法を用いた液体急冷を主体とするプロセスを用いて多孔質アモルファスSiを作製することに成功した。多孔質アモルファスSiを負極材として用いる液体リチウムイオン電池のハーフコインセルを作製し充放電特性を評価したところ、約1800~2000mAh/gという高い電池容量を示し、充放電を100回繰り返した段階の電池容量の減少も少なかった。
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