産総研、劣化しないリチウムイオン電池用電極を開発 [158879285]

1 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 18:36:00.06 ID:pof7ISCEd.net ?PLT(16151)

産総研、高容量で劣化しないリチウムイオン2次電池用負極を開発
2018/11/25 08:20:34
松本暢夫

産業技術総合研究所(産総研) は、導電性基板上に蒸着でナノメートルスケールの一酸化ケイ素(SiO)薄膜を形成し、その上に導電助剤を積層させた構造のリチウムイオン2次電池用電極(負極)を
開発したと発表した。

同成果は、産総研 先進コーティング技術研究センター エネルギー応用材料研究チームの間宮幹人主任研究員、秋本順二研究チーム長らによるもの。
詳細は11月27日〜29日にかけて大阪市で開催される「第59回電池討論会」で発表される予定だという。

この積層構造を有する電極の充放電特性は、容量が現在主流である黒鉛負極(372mAh/g)の約5倍に相当し、一酸化ケイ素の理論容量2007mAh/gとほぼ一致したとする。
また、開発した電極は充放電を200サイクル以上繰り返しても容量は維持され、高容量で長寿命な特性を持つことが明らかとなった。
今回開発した電極により、負極のエネルギー密度が向上し、リチウムイオン2次電池の高容量化や小型化が促進されると期待される。

スマートフォンや電気自動車などリチウムイオン2次電池の市場は急速に拡大しており、市場調査会社の予測によると2021年には2015年の約2倍の4兆円規模に成長するとされている。
市場拡大に伴い電池の高性能化や安全性の向上に向けた開発が盛んに行われている。

負極としては従来の黒鉛より数倍から十数倍の理論容量を持ち供給の安定性に優れたケイ素系負極が次世代負極の最有力とされている。
中でも一酸化ケイ素は、汎用の黒鉛負極(372mAh/g)に比べて、理論容量が2007mAh/gにも達するため期待されている。
現行の塗工法で作製した一酸化ケイ素電極でも、1200mAh/g程度の容量を示すが、容量のサイクル劣化の問題が残り、一酸化ケイ素単体では実用化されていない。
一方、一酸化ケイ素と黒鉛の混合物を用いた電極が開発され、黒鉛電極の2倍を超える800mAh/g程度の容量の製品が市場へ出始めているが、一酸化ケイ素材料本来の性能を十分引き出すには
至っていない。

https://news.mynavi.jp/article/20181125-730074/

2 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 18:36:13.76 ID:pof7ISCEd

産総研では、次世代の2次電池の開発を材料化学の見地から進めてきており、正極、負極、固体電解質と電池全般の部材用の新規材料開発に取り組んできた。
一酸化ケイ素は蒸気圧が高く、高温減圧条件下で容易に気化するため、蒸着で一酸化ケイ素薄膜を基板上に成膜できる点が利点となっている。
しかし、一酸化ケイ素自体は導電性が低いため、一酸化ケイ素の蒸着薄膜を直接電極として用いる発想はなかった。
今回、産総研では電極材料として用いるため、蒸着条件や導電性を付与するためのプロセスについて検討を進めてきた。

リチウムイオン2次電池は正極と負極の間をリチウムイオンが移動することで充放電できる。
電池の高容量化には一酸化ケイ素を負極活物質に用いることが有望だが、ケイ素は充放電に伴うリチウムイオンの取り込みと放出で300%以上の体積変化が生じるため、活物質、導電助剤、結着剤からなる
電極構造が維持できなくなり劣化してしまう。
ただし、粒径を300〜500nm以下まで微細化すれば劣化の抑制効果が見られるため、一酸化ケイ素の薄膜を作製し、劣化の改善を目指したという。

具体的には集電体であるステンレス上に一酸化ケイ素を蒸着。導電性を付与するため、導電助剤としてカーボンブラックに結着剤を加え分散させた混合液を、蒸着した一酸化ケイ素膜の上から
塗布・乾燥させて導電助剤層を作製した。この電極は一酸化ケイ素薄膜上に導電助剤層を積層させた構造となる。

作製された電極の断面電子顕微鏡写真を確認すると、蒸着で得られた一酸化ケイ素は、ステンレス基板上に膜厚80nm程度の薄膜を形成していることが確認された。
また、導電助剤のカーボンブラックは50nm程度の粒子が結着して鎖状となり、その端部はこの一酸化ケイ素薄膜に接していることも確認。
さらに一酸化ケイ素の膜厚は、充放電による劣化の抑制効果があるとされる300nmよりも薄く、微細化された組織であることが確認できたという。

加えて、同電極を負極とし、正極としてリチウム(Li)を用いた電池の充放電容量のサイクルごとの変化を確認したところ、比較用に用いた既存の一酸化ケイ素粉末で作製した電極ではサイクルに伴う
容量劣化が顕著であったほか、黒鉛電極ではサイクル劣化は見られないが、容量は372mAh/gと小さかったものの、新電極では、1サイクル目から大きな容量が得られると共に、その後の充放電でも
安定した容量を保ち、200サイクルを経ても2000 mAh/g以上の容量を示すことが確認されたとする。

また。2サイクルから200サイクル目まで容量維持率は97.8%を示し、200サイクルでのクーロン効率は99.4%と、充放電におけるリチウムの取り込みと放出が可逆的に行われていることが判明。
今回得られた2000mAh/gを超える容量は一酸化ケイ素の理論容量2007mAh/gとほぼ一致し、電極を構成する一酸化ケイ素のほぼすべてを電池の活物質として利用できていることを
示しているという。

今回開発された電極は、導電性の低い一酸化ケイ素の膜厚をナノメートルサイズまで薄くし、その上に導電助剤層を積層して導電性を確保するという新しい発想で作製されたもので、膜厚の薄さにより
サイクル劣化の問題が克服されると同時に、効率的に電極活物質を利用できる。

なお、今回開発した電極は、初回充電時に大きな容量を必要とする。
これは充放電に関与しないリチウムケイ素酸化物(Li4SiO4)が生成する反応のためで、このまま電池として組むと正極のリチウムが消費され性能が低下してしまう。

今後は、この問題を避けるためにあらかじめリチウムと反応させるプレドープという処置を施した電極を準備し、既存の正極と組み合わせた電池を作製して実用化に向けた性能実証試験を行うという。
また、蒸着法やそれ以外の方法を用いてスケールアップの検討も併せて行う方針だという。

※本記事は掲載時点の情報であり、最新のものとは異なる場合があります。予めご了承ください。

3 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 18:36:34.74 ID:ZZekEnZS0

実用化は?

4 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 18:36:36.55 ID:s7LkNip70

やったぜ

5 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 18:37:02.53 ID:bQ2pSPIZ0

つまり理論的には電池の寿命が無限大になるのん?

6 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 18:37:06.73 ID:Z2Isg7Id0

嘘松

7 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 18:37:09.67 ID:84eoHUHG0

三大実現しないニュース

・革命的な電池
・革命的なハードディスク
・石油の枯渇
・毛生え薬

8 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 18:37:25.79 ID:pbKDi9YU0

Samsung「100億で」

産総研「よっしゃ!」

9 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 18:37:53.97 ID:QgBzrIr70

>>8
安すぎだろ

10 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 18:39:32.70 ID:4K0Ch+J2r

一個15万円モバイルバッテリーをどうぞ

11 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 18:39:38.59 ID:POa/tTfqa

どのデータ改竄したの

12 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 18:39:54.21 ID:DrybdPYb0

いつも新開発に成功してんのはいいけど早く実用化しろ

13 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 18:41:32.89 ID:g0MmquZYa

スパイに技術盗まれるか安倍皇帝がトランプに貢いでおしまいどす😇

14 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 18:42:03.09 ID:Thjwbl4F0

何回電池を再開発したら気がすむんだよ
結局何も変わらない鉛蓄電池とリチウムイオン電池ばっかりじゃねえか

15 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 18:42:46.86 ID:4K0Ch+J2r

産総研の研究は
瞬間最大風速のデータ採りが
多いので注意。よく騙される。
測定回が少ないままデータを
公表してしまったり実用のために
難点が数多くあるのを
見せないでよいことづくめのこと
言ってたり。

無責任な研究者が多い

16 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 18:44:26.58 ID:Y7Ylm4970

プレドープが鍵

17 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 18:45:01.69 ID:4K0Ch+J2r

産総研出身者の特に素材系の
研究者の文化とも言える。
功をいそぎ検証を軽んずる。
論文数さえ稼げばよいという
人事評価にも問題がある。

18 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 18:45:43.62 ID:AgL2Ijyr0

ジャップお得意の捏造
ジャップに開発は無理

19 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 18:45:48.92 ID:fZ+imfH70

トランプ「ご苦労」

20 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 18:47:42.76 ID:M7AU73W60

今使ってるスマホ50%から一気にスッカラカンになってやべーんだが
これが一般製品に適用されるのにどんだけ待てばいいの

21 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 18:48:31.09 ID:4K0Ch+J2r

産総研の研究発表に多用されるワード

従来の●倍

この場合の「従来」とは、従来品を
何度も痛めつけた劣化させたものを
基準とする。

22 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 18:48:39.87 ID:8UlNZKwn0

でもこんなの作ったらスマホ買い替え減少するだろうしどうせ無理だろ

23 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 18:50:15.17 ID:6uAe/vjKM

量産化できてからいくらでも豪語すればよい

24 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 18:50:18.32 ID:rPu72NFT0

産総研で実用化されたものって何?

25 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 18:52:08.23 ID:TIRQ5XFPd

もう電池切れないの?

26 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 18:52:32.50 ID:4K0Ch+J2r

負極の容量もポイント

密度の違う炭素と一酸化ケイ素

/gと、さらりとごまかしが入る。

たった200サイクルで高寿命。

自己評価→スゴイ。世界で初めて

これが産総研

27 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 18:56:41.69 ID:ql4R7GcQM

>>14
ほんこれ

28 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 18:57:42.74 ID:EqsmeKG60

蒸着とか高そう

29 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 19:00:26.43 ID:athFepbLM

>>3
実用化はされません。
日本のこの手の発表で実用化されたケースはない

30 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 19:00:34.99 ID:EZSGNQPB0

どうせ嘘だろ

31 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 19:01:27.80 ID:kKTGjE6C0

>>29
補助金もらうために定期的にデマ発表してるだけだからな

32 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 19:03:44.55 ID:kxGJ+YGza

水を入れるだけの電池はどうなった?

33 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 19:03:51.98 ID:jVK2l8QFM

買い換えしなくて済むようになるのか

34 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 19:09:14.52 ID:CI0cqUSfd

気体の蓄電池とか聞いたんだけど実現不可能だろ

35 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 19:19:19.91 ID:4K0Ch+J2r

実用化技術不在。エンジニアが
かけていたのは自明。30年間。
基礎研究の夢の技術で
で遊んでいたツケ。
日本の生産や技術開発分野は
死んでしまった。

36 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 19:22:01.02 ID:4K0Ch+J2r

まだこんな技術に
スポットライト当ててるのを見ると
あと20年は沈む。とっとと生産して
市場原理に任せられるような
強さがない。自由研究を続けているような
バカの烏合の衆。

それが産総研。

37 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 19:30:14.02 ID:4K0Ch+J2r

日本が作る前に台湾、韓国、中国が技術開発して生産する。利益は各国に分散。

この構図に気づかないアホ

40 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 19:32:51.99 ID:GsTeErU+0

千年さん「劣化しない!!それな」

39 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 19:32:23.18 ID:4K0Ch+J2r

功績の名誉。それ儲かるのか?
どれだけ金が国民に落ちた?

38 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 19:30:56.21 ID:OPNWpcH1a

>>29
http://www.chemicalmuseum.jp/professional/report/5/index.html
リチウムイオン電池の実用化自体ノーベル賞受賞した白川英樹はじめ日本企業の功績が多大なの知らんのか
バカなのに自分を偉そうに見せようと書き込もうとしても無知をさらして恥かくだけだぞ
現実でもそんな風だからバカにされて、「日本」が悪いとか責任転嫁する愚か者になっちゃったんだろうけど

41 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 19:37:20.64 ID:4K0Ch+J2r

これが大学の研究ならば悪くない、
経済産業省の研究者が大学と同じレベルの
視点に立って基礎研究やってる
のが一番罪悪。

42 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 19:41:42.60 ID:4K0Ch+J2r

税金使って台湾、中国、韓国での
生産にお膳立てしている。

基礎研究→自己評価→スゴイ。
ここは産総研の仕事ではない。
他国の産業を支えてどうする。

43 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 20:34:47.00 ID:kldS2RCVM

「永久使える」系は完成しない

44 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 20:36:42.66 ID:pWsl5GTHM

東芝scib

45 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 20:38:30.38 ID:N081N15s0

全個体電池よりかは先に出てきそう

46 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 20:44:45.47 ID:SUa4vGYm0

>>12
地道だが確実に進歩してんのは開発のお陰だろ

47 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 20:50:23.88 ID:0QNHeQ3T0

既に容量の理論限界にあり、高性能化よりも低コスト化が急速に進んでいて、2030年には現在の1/3まで安くなると言われているLiB
その新技術を開発したよ!

アホかよ

48 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 20:52:39.40 ID:0QNHeQ3T0

>>44
ガンガン低コスト化が進むLiBを交換した方が安いでしょ
と言われているSCiB

49 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 20:52:59.49 ID:5gTV5ot3p

>蒸着で
はい実用性ゼロ

50 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 20:57:14.89 ID:4K0Ch+J2r

>>47
発想が斜め上。
短期的な視点しかない。小粒な成果を
持ち上げてあたかも世界を変えるような
口ぶりで自己評価を行う産総研。

金ない中、官僚様に説明するため、
どうしようもない自己矛盾に陥ってる。

51 :番組の途中ですがアフィサイトへの\(^o^)/です :2018/11/25(日) 20:59:35.58 ID:4K0Ch+J2r

人手のない日本を救う技術は、プロセシングと生産技術しかない。素性の良い技術を、
自身で生産できず他国に売り渡す。
そうして国内はどんどん縮小していく。

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