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2021 年度 研究成果報告書

大容量蓄電池の実現を目指した電極界面構造の人工操作とイオン伝導特性の最適化

研究課題

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研究課題/領域番号 19H02609
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分29030:応用物理一般関連
研究機関近畿大学 (2020-2021)
同志社大学 (2019)

研究代表者

春田 正和  近畿大学, 産業理工学部, 准教授 (90580605)

研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
キーワードリチウムイオン電池 / 蓄電池 / シリコン負極
研究成果の概要

次世代のリチウムイオン電池用負極として大容量シリコン系材料の実用化を目指した。シリコン系負極の実用化においては、電池の劣化要因である電解液分解を抑制することが重要である。本研究では、フッ化リチウム(LiF)が電解液分解を抑制する重要な被膜成分であることを示した。フッ素系ポリマーであるNafionを添加したシリコン合材電極を作製することにより、初回充電時に電極表面にLiFを多く含んだ表面被膜が形成され、それ以降の充放電サイクルにおいて電解液分解を抑制すること明らかにした。さらに、シリコン系負極は全固体電池に適用させることも可能であり、優れた寿命特性を有することを示した。

自由記述の分野

エネルギー材料

研究成果の学術的意義や社会的意義

従来の化石燃料に依存した社会から脱却し、脱炭素社会の実現に向けたエネルギーシフトの機運が世界的に高まっている。脱炭素社会の実現に向けた電気自動車の普及化や太陽光や風力などの自然エネルギーの有効利用において、高性能な蓄電池が必要不可欠である。リチウムイオン電池の更なる大容量化を目指して、従来の黒鉛負極の約10倍の蓄電容量を有するシリコン系材料の実用化を目指した。本研究では、シリコン負極表面に人工的な被膜を形成することにより寿命特性を改善できることを示すとともに、特性改善に有効な被膜成分を明らかにした。

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公開日: 2023-01-30  

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