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――容量が黒鉛電極の5倍に産総研

従来型電極と今回開発した電極の構造

産業技術総合研究所（産総研）は2018年11月21日、導電性基板上に一酸化ケイ素と導電助剤を積層させたリチウムイオン2次電池用負極を開発したと発表した。この負極の開発により、リチウムイオン2次電池の高容量化や小型化の促進が期待できるという。

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する。電池の高容量化には、これまで負極に用いられてきた黒鉛に代わり、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有力とされている。中でも一酸化ケイ素は、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。しかし、容量のサイクル劣化の問題があり、一酸化ケイ素単体での実用化はされていない。

今回開発した負極を用いるリチウムイオン2次電池の概略図

産総研は今回、ステンレス上に蒸着でナノメートルスケールの一酸化ケイ素薄膜を形成し、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。

積層電極の断面電子顕微鏡写真

この負極の充放電特性を調査したところ、容量が黒鉛負極の約5倍に相当し、一酸化ケイ素の理論容量とほぼ一致することを確認。さらに、充放電を200サイクル以上繰り返しても容量が維持されることも確認した。

今回開発した電極と従来型電極を用いた電池の充放電サイクル特性

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。今後は、この問題を避けるためにプレドープを施した電極を準備し、実用化に向けた性能実証試験を行うという。

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――容量が黒鉛電極の5倍に　産総研