【研究】全固体リチウム電池を高用量化、多孔構造のシリコン負極膜

1あられお菓子 ★2018/05/16(水) 12:13:42.02ID:CAP_USER
スマートジャパン 2018年05月16日 07時00分 公開
http://www.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1805/16/news023.html
ヘリウムガス雰囲気でスパッタ製膜を行うことで得られたナノ多孔アモルファス・シリコン負極膜の
断面透過電子顕微鏡像 出典:NIMS
http://image.itmedia.co.jp/smartjapan/articles/1805/16/rk_180510_nim01.jpg

物質・材料研究機構は、次世代電池として期待の全固体リチウム電池の高容量化に貢献する技術として、
ナノ多孔構造を導入したアモルファス・シリコン負極膜が安定かつ高容量で動作すること
明らかにしたと発表した。


 物質・材料研究機構(NIMS)は、全固体リチウム電池向けのナノ多孔構造を導入したアモルファス
シリコン負極膜を開発したと発表した。安定かつ高容量で動作し、全固体リチウム電池の高性能化に
貢献する成果だという。

 シリコンは負極材としての理論容量密度が4200mAh/g(ミリアンペアアワー毎グラム)、体積容量密度で
2370mAh/cm3(ミリアンペアアワー毎立方センチメートル)であり、これらの値は現行の黒鉛負極と
比較すると重量容量密度で約11倍、体積容量密度で約3倍と非常に大きい。そのため、電気自動車用電池の
負極材として実現されれば、航続距離の大幅な延伸が可能になると期待されているという。

 しかしシリコンは、充放電時のリチウムの出入りにともなって体積が大きく変化することから、
充放電の繰り返しにより壊れやすく、容量が低下していってしまう問題があった。さらに、液体の電解質は
充電の度にシリコン表面で分解されてしまうため、容量低下の問題がさらに顕著なものとなっていた。
そのため、充放電で壊れにくいシリコンの開発と、シリコン表面で分解されない電解質内での
安定動作の実証が強く望まれていた。

 そこでNIMSは、結晶シリコンより体積変化に強いアモルファスシリコンを母材とし、そこへナノ多孔構造を
導入したシリコン負極膜を採用した。さらに、液体の電解質に替えてシリコン表面で分解が起こらない
固体電解質と組み合わせることで、100回充放電を繰り返しても容量の低下がほとんど起こらないことを
突き止めた。

 面積当たりの容量がほぼ同じアモルファスシリコン無孔膜と比較したところ、無孔膜では100サイクル後に
53%の容量が失われるのに対して、ナノ多孔膜では93%の容量を維持した。シリコン負極の
サイクル寿命を向上させる試みはこれまでにも報告されているが、材料を過度に微粒子化した結果、
面積・重量当たりの容量が小さなものになることが多々あったという。それに対して今回の手法は、
2.3mAh/cm2(ミリアンペアアワー毎平方センチメートル)と実用的な面積当たりの容量を示すシリコン負極が、
3000mAh/gと理論値に近い高い容量密度で動作した状態で、容量低下を抑制することに成功した。

 研究グループは今回の成果について「高容量なシリコン負極が全固体電池内で安定に動作することが
明らかになったことで、エネルギー密度の点でも現行リチウムイオン電池を超える可能性が広がった」
としている。電気自動車用の電池だけでなく再生可能エネルギー電源向けの蓄電池システムや
家庭用蓄電池に大幅な性能向上をもたらすことも期待されるという。

 なお、同研究は、新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)「リチウムイオン電池応用・
実用化先端技術開発事業(P12003)」の支援を受けて行われた。

2名刺は切らしておりまして2018/05/16(水) 12:15:46.88ID:UX7ysJx0
容量じゃなくて?

3名刺は切らしておりまして2018/05/16(水) 12:16:40.62ID:6f6B2Juw
やっとできたか
http://9ch.net/hK

4名刺は切らしておりまして2018/05/16(水) 12:18:43.72ID:Ijs/J3jh
>>1
英ダイソン、EVの電池革新でトヨタに挑戦
http://business.nikkeibp.co.jp/atcl/report/15/110879/032000807/

5名刺は切らしておりまして2018/05/16(水) 12:22:42.32ID:4ujCqs63
>100回充放電を繰り返しても容量の低下がほとんど起こらない

すばらしいけど100回では不安が残る。
100回で大丈夫なら300回でも今までのものよりは良いんだろうけれど、
高価なものに使用するもののようだし、
1000回とか1ヶ月充電しなかった場合とかの状況も知りたい。

6名刺は切らしておりまして2018/05/16(水) 12:23:22.20ID:lCWvfR6f
サイエンスゼロで公的機関の特許出願が一番多かったな

7名刺は切らしておりまして2018/05/16(水) 12:39:28.73ID:IRRhw5Ix
リチウムって
水爆の原料だろwww

8名刺は切らしておりまして2018/05/16(水) 12:39:58.46ID:YWMfulzm
何度でも言うが、次世代電池には関しては実用・量産化されてから騒げ

9名刺は切らしておりまして2018/05/16(水) 12:41:28.34ID:UMZxLWOv
次々世代の空気電池はもっとすごいのかな

10名刺は切らしておりまして2018/05/16(水) 12:57:15.53ID:I+PVliln
謎の女子高生の正体は? 45年前に撮影されたモノクロ写真がカッコよすぎる
http://love-girl.laughtroupe.com/20181105_4.jpg

11名刺は切らしておりまして2018/05/16(水) 12:59:47.46ID:7yxfaeCB
>>5
Scibのほうがよほど高性能

12名刺は切らしておりまして2018/05/16(水) 13:08:30.51ID:W0E2WT/t
電気自動車の加速は素晴らしいから、開発も加速するといいな

13名刺は切らしておりまして2018/05/16(水) 13:09:42.64ID:0e+nJoN3
早く潜水艦に搭載してくれ

14名刺は切らしておりまして2018/05/16(水) 13:15:18.90ID:ZJ6rEsRo
潜水艦にVRでリラクゼーションすればいいんじゃね?

15名刺は切らしておりまして2018/05/16(水) 14:59:12.12ID:dVdBdcg3
>>7
リチウムがあったら水爆ができるん?

16名刺は切らしておりまして2018/05/16(水) 15:04:28.54ID:6KO2/Xqu
ゆっくり燃やせば燃焼だけど、一瞬に燃やせば爆発

こうやって大容量化していくとほとんど爆弾と同じになってくるなあ

17名刺は切らしておりまして2018/05/16(水) 16:20:38.36ID:Egav0Byv
いつ世にでるんだよ
再生歯科のいつ出るんだよ詐欺と一緒だな

18名刺は切らしておりまして2018/05/16(水) 16:35:42.72ID:5+YTChXU
>>7
トリチウム?

19名刺は切らしておりまして2018/05/16(水) 17:03:22.14ID:eicf9v4s
>>7
ドンマイw

20名刺は切らしておりまして2018/05/16(水) 17:43:38.10ID:EDPN681g
シリコンってオッパイに入れる奴だよね

21名刺は切らしておりまして2018/05/16(水) 19:25:15.01ID:sv1bFXfm
肝心の電気自動車が

22名刺は切らしておりまして2018/05/16(水) 19:47:57.72ID:g6MWDWoz
こんな話は掃いて捨てるほどあって、またかで終わり

23名刺は切らしておりまして2018/05/16(水) 19:51:51.98ID:fNbSNFCn
理論値と現行の値を比べて10倍て

24 【東電 69.0 %】 ◆/V7CGJSSmle1 (地震なし)2018/05/16(水) 22:05:48.70ID:ZNv80fsF
>>1
 彡⌒ ヾ
 ( ^ω^)いつも、誰もがコメントすることだが、

 彡⌒ ヾ
 ( ^ω^)こーゆーのは量産化/実用化してから発表してくれや

 彡⌒ ヾ
 ( ^ω^)夢を語られても困る

 彡⌒ ヾ
 ( ^ω^)充放電で体積が変化して壊れやすいとか、頼むぜ

25 【東電 69.0 %】 ◆/V7CGJSSmle1 (地震なし)2018/05/16(水) 22:06:43.00ID:ZNv80fsF
>>22
 彡⌒ ヾ
 ( ^ω^)凄いのがちっとも出てきませんなぁ

26名刺は切らしておりまして2018/05/17(木) 00:42:57.55ID:63ZfK60L
まだまだ回数を増やせる可能性は十分すぎるほどある

アモルファスとの違いでどの部分がそれを実現していることがわかれば
さらなる応用が可能

27名刺は切らしておりまして2018/05/17(木) 00:45:31.02ID:WDgT/kba
アメポチアホ山のメタハイ詐欺と同じ

28名刺は切らしておりまして2018/05/17(木) 12:51:14.21ID:wMNVKirk
ホントに安全なんかね。発火しないから安全とか取り上げられるけど
大量のエネルギーが詰まってんだから、何かの衝撃でドーンて破裂するんじゃね

29 【東電 70.4 %】 ◆/V7CGJSSmle1 (地震なし)2018/05/17(木) 23:09:20.32ID:l5mAPVDe
>>28
 彡⌒ ヾ
 ( ^ω^勿論)その通りです。

30名刺は切らしておりまして2018/05/21(月) 11:25:08.43ID:AUMG+xAM
そろそろ、この手のアドバルーン記事上げるの止めろや…

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