シリコン系負極の充放電サイクル特性向上と活物質の構造解析

第1部 シリコン系負極膜材料のナノ多孔構造導入によるサイクル特性改善

(2019年5月15日 10:00〜11:40)

　有機電解液が越えられない電気化学還元の課題を乗り越えることが可能な無機固体電解質を利用した全固体リチウム電池へのSi負極適用について現状と展望を解説します。

1. 全固体リチウム電池の現状
   1. 高イオン伝導性固体電解質
   2. 正極活物質の酸化物被覆
   3. 負極活物質
2. Si負極
   1. 充放電時に起こる体積変化
   2. 体積変化が引き起こす容量低下の各種モード
3. 全固体リチウム電池へのSi負極膜の適用
   1. 硫化物系固体電解質中での充放電試験
   2. アモルファスSi負極膜の適用
   3. Siをより多く含むアモルファスSiOx負極膜の適用
   4. ナノ多孔構造導入による高面容量化に向けた取り組み
4. 最近の取り組みと今後の展望
• 質疑応答

第2部 シリコン系負極の課題、体積変化のメカニズムと体積変化に対応する技術開発

(2019年5月15日 12:35〜15:05)

　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、従来バインダでは、充放電に伴うシリコンの膨張収縮により導電ネットワークが破壊されやすく、サイクル劣化が大きいなどの課題を有する。 　本講では、各種バインダを用いたシリコン系負極の開発動向ついて紹介する。同時に、シリコン粉末の粒径や充放電条件、電子伝導性などが及ぼす電池特性や安全性などについて解説する。

1. リチウムイオン電池の市場動向と用途展開
2. シリコン系負極の課題
3. シリコン系負極の体積変化のメカニズム
4. シリコン系負極の膨張収縮に対応するバインダの開発
5. 高強度集電体や電解液添加剤の影響
6. シリコン粉末の粒子径や充放電条件が及ぼすサイクル特性
7. シリコン系負極の電子伝導性が及ぼす電池暴走リスク
8. 無機系バインダを適用したシリコン負極と高エネルギー密度二次電池の開発
9. バッテリーイノベーションハブ
• 質疑応答

第3部 シリコン系負極を用いたリチウムイオン電池の形態変化、細部構造解析

(2019年5月15日 15:20〜17:00)

　世界的な環境規制の強化から、車両電動化の流れが進行しており、車載用電池の開発が加速している。車載用電池における大きな課題は航続距離であり、これを解決するためには負極の改善 (高容量負極材の材料開発) が必須であり、本講演では、シリコン系負極を用いたリチウムイオン電池の形態変化、細部構造解析を電池特性 (各劣化試験) と紐づけて解析を行った事例を講演する。

1. リチウムオン電池における劣化解析
2. シリコン系負極を用いた劣化解析事例
   1. 負極合剤の解析
   2. 活物質の劣化解析
   3. SEIの解析
3. まとめ
• 質疑応答