リチウムイオン電池の容量高める、北陸先端大が頑丈なシリコン活物質を開発

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シェル構造シリコン活物質(北陸先端大提供)

北陸先端科学技術大学院大学のラヴィ・ナンダン研究員と松見紀佳教授らは、高強度シェル構造をもつ頑丈なシリコン活物質を開発した。表面をシリコンオキシカーバイドで覆い、カーボン層を挿入することでシリコンが充放電で膨縮しても壊れにくくした。電極のシリコン比率を70%まで上げられる。リチウムイオン電池(LiB)の容量向上につながる。

電池の負極活物質に用いるシリコン材料をナノサイズ(ナノは10億分の1)からマイクロメートル(マイクロは100万分の1)のサイズに大きくする。粒径が大きくなると膨縮で粒子が割れたり集電体から浮いて離れてしまう課題がある。

そこでシリコン粒子の表面を高強度シリコンオキシカーバイドで包む。粒子が膨張できなくなるが、軟らかいカーボン層を挿入することで膨縮のスペーサーとして機能させた。

電池を組んで充放電を繰り返すと775サイクル後も1グラム当たり1017ミリアンペア時の容量を維持した。保護層の形成は特殊な方法でないため工業化に向く。

日刊工業新聞2022年8月1日

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