金属・合金系負極材料の作製技術とサイクル特性向上

第1部 ガラスによる次世代二次電池材料の合成、合金系負極材料への応用

(2016年10月25日 10:30〜12:10)

　合金系負極は高容量な負極活物質として期待されており、中でもスズ合金系負極は従来から盛んに研究されている。しかしながら、充放電における体積変化、電解液との相性、不可逆容量が大きいなど、多くの課題を有する。 　演者らはスズリン酸系のガラス負極に注目しており、体積変化が小さく、サイクル特性が良好であることを明らかにしている。

本講座ではスズリン酸ガラスの特徴とその応用について紹介する。

1. 合金系負極の特徴と課題
2. スズ系合金の特徴
3. ガラスによる二次電池材料の合成
   1. ガラスの結晶化
   2. 負極以外の応用例
4. スズリン酸ガラス負極
   1. リチウム系におけるふるまい
   2. ナトリウム系におけるふるまい
   3. 初回不可逆容量の改善について
5. 全固体化に向けた取り組み
• 質疑応答

第2部 SiO負極の放電容量、サイクル特性の改善

(2016年10月25日 13:00〜14:40)

　Si系負極は次世代の負極材料の有力候補として、以前から様々な取り組みがされてきました。しかし、現在でも一部でグラファイトの添加材的な使用にとどまっており、その性能 十分に発揮しているとはいえません。これはSiの大きな膨張率とSiO不可逆の問題が解決できていないことに由来します。近年Si、SiOの劣化機構に関する幾つかの研究が報告され、また、その改善について報告があります。 　今回我々は様々な電池データー解析からSiOの劣化についてのモデルを提案させていただき、聴講者の今後の開発のヒントになればと考えております。 また、一部SiOの初期効率の改善についての取り組みも紹介させていただきます。

1. 弊社紹介
   1. SiO開発の歩み、製法と用途
2. SiO負極材の特徴
   1. 構造、特性、不均化品との比較
3. Si系負極の開発動向
4. SiO負極の評価例
5. SiO負極のサイクル改善取り組み
   1. グラファイト混合負極の劣化とその改善
6. 高効率化への取組み
• 質疑応答

第3部 酸化チタン系負極活物質の材料設計と次世代蓄電池への応用

(2016年10月25日 14:50〜16:30)

　電気自動車や定置用蓄電池に使用されるスピネル型チタン酸リチウム (Li4Ti5O12) は非常に優れた負極材料である。 　本講座では、Li4Ti5O12負極が安全性と耐久性に優れる理由を踏まえたうえで次世代の酸化物系負極活物質に求められる資質を述べる。 演者らが開発に成功したルチル型TiO2負極を例に取り上げ、活物質の合成法の選択、調製条件の最適化、形態制御による耐久性の改善などについて詳細なデータを添えて解説する。 　また、リチウムイオン電池のみならずナトリウムイオン電池としての負極特性についても触れ、両者の比較により見えてくる新たな材料開発の展開を紹介する。

1. 蓄電池負極の研究背景と課題
   1. 酸化物系負極材料の開発の動向
   2. Li4Ti5O12負極が優れた性能と安全性を示す理由
   3. インサーション反応を示す酸化物系活物質の材料設計
   4. ルチル型TiO2負極の長所と課題
   5. 課題解決のための工夫: 形態制御と不純物のドープ
2. リチウムイオン電池負極への応用
   1. ルチル型TiO2粒子の調製法: ゾル – ゲル法を中心に
   2. 活物質の形態に影響を与える調製条件
   3. 他のチタン酸化物系負極との性能の比較
   4. 耐久性と高速充放電性能を向上させるメカニズム
   5. TiO2との複合化による高容量Si系負極の長寿命化
3. ナトリウムイオン電池負極への応用
   1. ナトリウムイオン電池の必要性と社会的意義
   2. 動作原理と活物質の材料設計
   3. ルチル型TiO2の負極性能と充放電機構
   4. 形態と不純物ドープが負極性能に与える効果
   5. 今後の研究展開
• 質疑応答