本セミナーでは、シリコン系負極の体積膨張のメカニズムから、膨張を抑制する手法、「長サイクル寿命」を実現するアプローチ方法を詳解いたします。
(2018年10月5日 9:45〜11:00)
リチウムイオン電池は、小型・軽量化に優れた二次電池で、携帯電話やノートパソコンなど携帯機器の電源として利用されており、電気自動車やハイブリッドカーの電源としての実用化もなされようとしている。現在、リチウムイオン二次電池の負極材料には、総合的性能に優れた黒鉛系材料が主に用いられている。しかし、黒鉛の容量には限界 (理論容量:372mAhg – 1) があり、高い電流密度下での性能 (レート特性) はそれほど良くないなどの理由から、特に車載用電池の次世代型電極材料の開発が求められており、シリコンはその有望な材料のひとつである。 シリコン系負極の問題点である充放電サイクルに伴う容量劣化の改善のため、種々の検討が進められており、本講座では、これらの動向を概観し、そのうち表面修飾・改質技術による方法を中心に解説する。特に、気相成長 (chemical vapor deposition, CVD) 法によるリチウムイオン二次電池負極用炭素、シリコンへのカーボンおよびシリコンコーティングによる表面修飾について紹介する。
(2018年10月5日 11:10〜12:25)
これまで負極特性の向上が報告されているナノシリコン材料や、ナノシリコン負極のサイクル特性改善の取り組みの動向について紹介する。また、ナノシリコン材料の挙動やこのメカニズムについて解説する。
(2018年10月5日 13:10〜14:25)
ケイ素 (Si) はその高容量の魅力からリチウム二次電池の負極材料として本格的な研究開発が進められつつある。しかしながら依然として、実用化のために解決する必要のあるいくつかの難点を有している。これに対して、Siの欠点を補う性質を持つ種々の金属や化合物をSiと複合化させた活物質が提案されてきた。 本セミナーでは、それらの活物質を用いて作製された高容量と長サイクル寿命を兼ね備えた負極の性能とそのメカニズムについて紹介する。また、ケイ素負極の潜在能力を一層引き出すために、添加剤やイオン液体を用いた電解液の最適化の取り組みについても講述する。
(2018年10月5日 14:35〜15:50)
シリコン系材料は、電池のエネルギー密度を向上させ、幅広い使用温度範囲 ( – 30～80℃) 、内部短絡時の安全性など、従来のリチウムイオン電池の限界を大きく超える特性が知られている。しかし、電極バインダの結着強度が弱いと集電体から活物質層が剥離しやすく、サイクル劣化が大きいなどの課題を有する。Si系負極の長寿命化を図るためには、充放電しても導電ネットワークを維持する技術が重要となっている。 本講では、各種のバインダを用いたSi系負極の開発動向と、これらの負極を用いた電池特性、温度特性、安全性などを紹介する。また、各種の電子伝導性の異なるSi負極を用いて電池性能評価と電池安全性評価を行い、電極の導電性が電池特性と安全性に及ぼす影響についても解説する。
(2018年10月5日 16:00〜17:10)
高容量次世代リチウムイオン電池して期待される黒鉛/SiO複合負極に着目し、サイクル劣化耐久試験後の電池について、電池の特性評価および劣化解析に有効な分析手法について事例を挙げて紹介する。