ガスデポジション法によるリチウム二次電池用ケイ素-合金コンポジット厚膜電極の創製

2011 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21550172
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 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, 大学院・工学研究科, 教授 (00202086)
• 研究分担者: 薄井 洋行 鳥取大学, 大学院・工学研究科, 助教 (60423240)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2011
• 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 / 厚膜

研究概要

ケイ素は次世代のリチウム二次電池負極材料として期待されているが充放電サイクル寿命に乏しい等の問題がある.これらを克服するために,種々の遷移金属シリサイドとのコンポジット化を図ると共にガスデポジション法による厚膜電極化を行った.結果としてLaSi_2とのコンポジットが最も優れた負極特性を示すことがわかった.その理由が, LaSi_2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,ならびにSiの膨張-収縮の応力を緩和する機械的性質を有していることの協奏効果によることを明らかにした.

研究成果

• [雑誌論文] Li-insertion/extraction properties of Si thick-film anodes in ionic liquid electrolytes based on bis(fluorosulfonyl) amide and bis(trifluoromethanesulfonyl) amide anions (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Usui, H. Sakaguchi
  • 雑誌名: Chem Lett 巻: 5 ページ: 521-522
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anode Properties of Composite Thick-Film Electrodes Consisted of Si and Various Metal Silicides (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Usui, H. Sakaguchi
  • 雑誌名: Int. J. Electrochem. Sci. 巻: 6 ページ: 2246-2254
  • 査読あり
• [雑誌論文] Application of electrolyte using novel ionic liquid to Si thick film anode of Li-ion battery (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Usui, H. Sakaguchi
  • 雑誌名: J. Power Sources 巻: 196 ページ: 3911-3915
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anode properties of Ru-coated Si thick film electrodes prepared by gas-deposition (2010)
  • 著者名/発表者名: H. Usui, H. Sakaguchi
  • 雑誌名: J. Power Sources 巻: 195 ページ: 3649-3654
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anode Properties of LaSi_2/Si Composite Thick-Film Electrodes for Lithium Secondary Batteries (2009)
  • 著者名/発表者名: H. Sakaguchi
  • 雑誌名: IOP Conf. Series : Mater. Sci. Eng. 巻: 1 ページ: 012030-1-5
  • 査読あり
• [学会発表] 二次電池の現状と将来 (2012)
  • 著者名/発表者名: 坂口裕樹
  • 学会等名: 日本機械学会中国四国支部第114回講習会
  • 発表場所: 鳥取大学広報センター
  • 年月日: 2012-01-20
• [学会発表] 種々のイオン液体電解液がLaSi_2/Siコンポジット厚膜電極のリチウム二次電池負極性能に与える影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 坂口裕樹, 薄井洋行
  • 学会等名: 第3回関西電気化学研究会
  • 発表場所: 関西大学千里山キャンパス
  • 年月日: 2011-12-10
• [学会発表] 種々のイオン液体電解液に対するSi系ガスデポジション厚膜電極のリチウム二次電池負極特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 坂口裕樹, 薄井洋行
  • 学会等名: 第52回電池討論会
  • 発表場所: タワーホール船堀
  • 年月日: 2011-10-18
• [学会発表] Si系厚膜負極を用いたリチウムイオン電池の性能 (2011)
  • 著者名/発表者名: 坂口裕樹, 薄井洋行
  • 学会等名: 第52回電池討論会
  • 発表場所: タワーホール船堀
  • 年月日: 2011-10-18
• [学会発表] イオン液体中におけるLaSi_2/Siコンポジット厚膜電極のリチウム二次電池負極特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 坂口裕樹, 薄井洋行
  • 学会等名: 第52回電池討論会
  • 発表場所: タワーホール船堀
  • 年月日: 2011-10-18
• [学会発表] 遷移金属シリサイド-ケイ素系コンポジット厚膜電極のリチウム二次電池負極特性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 坂口裕樹, 薄井洋行
  • 学会等名: 第52回電池討論会
  • 発表場所: タワーホール船堀
  • 年月日: 2011-10-18
• [学会発表] Thick-Film Electrodes Consisted of Si and Transition Metal Silicides Prepared by Gas-Deposition for Anodes of Li-Ion Batteries (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Usui, H. Sakaguchi
  • 学会等名: 220th ECS Meeting and Electrochemical Energy Summit
  • 発表場所: ウェスティンボストン
  • 年月日: 2011-10-12
• [学会発表] 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 (2011)
  • 著者名/発表者名: 薄井洋行, 坂口裕樹
  • 学会等名: 2011年度電気化学会関西支部鳥取地区講演会
  • 発表場所: 鳥取大学工学部大講義室
  • 年月日: 2011-09-22
• [学会発表] Thick-film anodes of Si-based materials in ionic liquids for Li-ion batteries (2011)
  • 著者名/発表者名: H. Usui, H. Sakaguchi
  • 学会等名: The 62nd Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry
  • 発表場所: 朱鷺メッセ
  • 年月日: 2011-09-10
• [学会発表] リチウム二次電池用Si厚膜負極へのイオン液体電解液の適応性 (2011)
  • 著者名/発表者名: 坂口裕樹, 薄井洋行
  • 学会等名: 2011年電気化学秋季大会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ
  • 年月日: 2011-09-10
• [学会発表] 遷移金属シリサイドがケイ素系電極のリチウム二次電池負極特性におよぼす影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 坂口裕樹, 薄井洋行
  • 学会等名: 2011年電気化学秋季大会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ
  • 年月日: 2011-09-10
• [学会発表] 希土類金属シリサイドとケイ素からなるリチウム二次電池厚膜負極の評価 (2011)
  • 著者名/発表者名: 薄井洋行, 坂口裕樹
  • 学会等名: 第28回希土類討論会
  • 発表場所: タワーホール船堀
  • 年月日: 2011-05-13
• [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影響 (2011)
  • 著者名/発表者名: 薄井洋行, 坂口裕樹
  • 学会等名: 第1回イオン液体討論会
  • 発表場所: とりぎん文化会館
  • 年月日: 2011-01-17
• [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 (2010)
  • 著者名/発表者名: 坂口裕樹, 薄井洋行
  • 学会等名: 第51回電池討論会
  • 発表場所: 愛知県産業労働センター
  • 年月日: 2010-11-09
• [学会発表] 種々のシリサイドとSiとのコンポジット厚膜電極のリチウム二次電池負極特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 坂口裕樹, 薄井洋行
  • 学会等名: 第51回電池討論会
  • 発表場所: 愛知県産業労働センター
  • 年月日: 2010-11-09
• [学会発表] 次世代車載用リチウム二次電池のための金属・合金系負極の創製 (2010)
  • 著者名/発表者名: 坂口裕樹
  • 学会等名: 第108回金属物性研究会
  • 発表場所: 鳥取大学工学部
  • 年月日: 2010-10-18
• [学会発表] リチウム二次電池負極のためのLa-Ge系金属間化合物の創製とその電極特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 坂口裕樹, 薄井洋行
  • 学会等名: 2010年電気化学秋季大会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 2010-09-02
• [学会発表] ガスデポジション法により作製したLa-Si/Si複合厚膜電極の負極特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 坂口裕樹, 薄井洋行
  • 学会等名: 2010年電気化学秋季大会
  • 発表場所: 神奈川工科大学
  • 年月日: 2010-09-02
• [学会発表] 軽希土類金属を用いて作製したリチウム二次電池用厚膜電極の負極特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 薄井洋行, 坂口裕樹
  • 学会等名: 第27回希土類討論会
  • 発表場所: 北九州国際会議場
  • 年月日: 2010-05-28
• [学会発表] 種々のイオン液体電解液に対するSi厚膜電極のリチウム二次電池負極特性 (2010)
  • 著者名/発表者名: 坂口裕樹, 薄井洋行
  • 学会等名: 電気化学会第78回大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2010-03-29
• [学会発表] ケイ素負極の性能におよぼす種々のシリサイドの影響 (2010)
  • 著者名/発表者名: 坂口裕樹, 薄井洋行
  • 学会等名: 電気化学会第78回大会
  • 発表場所: 横浜国立大学
  • 年月日: 2010-03-29
• [学会発表] 次世代金属負極材料の開発～ケイ素系コンポジット厚膜電極の創製とその負極特性～ (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂口裕樹
  • 学会等名: サイエンス & テクノロジー・セミナー
  • 発表場所: 東京・千代田区駿河台総評会館
  • 年月日: 2009-12-18
• [学会発表] 遷移金属シリサイドとケイ素とのコンポジット厚膜電極のリチウム二次電池負極特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂口裕樹, 薄井洋行
  • 学会等名: 第50回電池討論会
  • 発表場所: 京都国際会館
  • 年月日: 2009-12-02
• [学会発表] ガスデポジション法によって作製した希土類金属-ケイ素合金負極の電気化学的特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂口裕樹, 薄井洋行
  • 学会等名: 第50回電池討論会
  • 発表場所: 京都国際会館
  • 年月日: 2009-12-02
• [学会発表] ガスデポジション法を用いたリチウム二次電池用電極の作製 (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂口裕樹, 薄井洋行
  • 学会等名: 第3回関西電気化学研究会
  • 発表場所: 神戸大学六甲ホール
  • 年月日: 2009-11-28
• [学会発表] 研究・開発のための電気化学測定 (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂口裕樹
  • 学会等名: 次世代負極材料の開発・評価,電気化学会電気化学セミナー4(2009)
  • 発表場所: 東京理科大学森戸記念館
  • 年月日: 2009-10-16
• [学会発表] FeSi_2/Siコンポジット厚膜電極のリチウム二次電池負極特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂口裕樹, 薄井洋行
  • 学会等名: 2009年電気化学秋季大会
  • 発表場所: 東京農工大学小金井キャンパス
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] 種々のガスを用いて作製した合金系ガスデポジション厚膜電極のリチウム二次電池負極特性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂口裕樹, 薄井洋行
  • 学会等名: 2009年電気化学秋季大会
  • 発表場所: 東京農工大学小金井キャンパス
  • 年月日: 2009-09-10
• [学会発表] 車載用リチウム二次電池のための金属系負極の創製 (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂口裕樹
  • 学会等名: 平成21年度岡山大学次世代研究者・異分野研究連携育成支援事業第2交流シンポジウム大型化と高出力化を指向したリチウムイオン二次電池の設計と開発
  • 発表場所: 岡山大学理学部
  • 年月日: 2009-08-29
• [学会発表] 大型リチウムイオン電池用負極材料の最新動向と展望 (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂口裕樹
  • 学会等名: メガトレンド・セミナー
  • 発表場所: 東京・御茶ノ水・総評会館
  • 年月日: 2009-07-14
• [学会発表] Li電池用負極材料の開発～車載用を意識した次世代金属系負極の創製～ (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂口裕樹
  • 学会等名: サイエンス & テクノロジー・セミナー
  • 発表場所: 東京流通センター
  • 年月日: 2009-04-23
• [図書] 電気化学および工業物理化学(Electrochemistry)次世代リチウム二次電池用ケイ素系コンポジット厚膜負極の創製 (2012)
  • 著者名/発表者名: 坂口裕樹, 薄井洋行
  • 総ページ数: 45-50
  • 出版者: 電気化学会
• [図書] 化学装置次世代リチウムイオン電池用Si系負極の作製および評価装置 (2012)
  • 著者名/発表者名: 薄井洋行, 坂口裕樹
  • 総ページ数: 32-33
  • 出版者: 工業通信
• [図書] レアメタル便覧第20章第2節第4項リチウムイオン二次電池 (2011)
  • 著者名/発表者名: 坂口裕樹, 他
  • 総ページ数: 293-300
  • 出版者: 丸善
• [図書] 粉体技術と次世代電池開発第7章第4節ガスデポジション法による金属・合金系/ケイ素コンポジット負極の開発 (2011)
  • 著者名/発表者名: 薄井洋行, 坂口裕樹
  • 総ページ数: 186-192
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] EV/HEV用電池と周辺機器・給電システムの最適化・高効率化技術第3章第4節第3項負極材料の最新事例 (2011)
  • 著者名/発表者名: 薄井洋行, 坂口裕樹
  • 総ページ数: 121-132
  • 出版者: 情報機構
• [図書] 化学工業<特集>リチウムイオン二次電池の新展開 (2011)
  • 著者名/発表者名: 薄井洋行, 坂口裕樹
  • 総ページ数: 47-51
  • 出版者: 化学工業社
• [図書] 電子材料4月号特集1ビギナーのための「よくわかる2次電池」リチウムイオン電池用負極材料の最新動向 (2011)
  • 著者名/発表者名: 薄井洋行, 坂口裕樹
  • 総ページ数: 24-28
  • 出版者: 工業調査会
• [図書] リチウムイオン二次電池の電極・電池材料第3章第2節ケイ素系コンポジット厚膜負極の新展開 (2011)
  • 著者名/発表者名: 坂口裕樹, 薄井洋行
  • 総ページ数: 91-97
  • 出版者: 情報機構
• [図書] 剥離対策と接着・密着性の向上,第1章第10節リチウムイオン電池用電極活物質の集電体からの剥離対策 (2011)
  • 著者名/発表者名: 薄井洋行, 坂口裕樹
  • 総ページ数: 128-139
  • 出版者: サイエンス & テクノロジー
• [図書] リチウムイオン電池の開発と市場,第3章負極材料 (2010)
  • 著者名/発表者名: 薄井洋行, 坂口裕樹
  • 総ページ数: 28-45
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] Li二次電池電極材料のスラリー調整, 3. 3. 1金属系負極活物質の創製とサイクル特性向上技術 (2009)
  • 著者名/発表者名: 薄井洋行, 坂口裕樹
  • 総ページ数: 339-351
  • 出版者: 技術情報協会
• [図書] 高性能蓄電池, 1. 5. 1電極作製にガスデポジション法を利用したリチウム二次電池の開発 (2009)
  • 著者名/発表者名: 坂口裕樹
  • 総ページ数: 137-148
  • 出版者: エヌティーエス
• [備考]
  • URL: http://www.chem.tottori-u.ac.jp/~sakaguchi/research_j.html