簡便な手法で合成したグラフェン/シリコン複合体を負極材料に用いたリチウムイオン二次電池の充放電特性

摘要

リチウムイオン電池の負極材料には、一般的に黒鉛 (理論容量 372 mAh/g) が用いられるが、より大きな容量が必要となる大型デバイスへの実用化は困難である。最近、黒鉛の10 倍を超える理論容量を持つシリコンに期待が寄せられる。しかし、シリコンは充放電で生じる大きい体積変化 (300 %) による劣化と、低い導電性という問題がある。それらの問題の対策として、高容量なシリコンと、高い導電性と柔軟性を持つグラフェンとの複合材料が高い関心を集めている。一方、我々は酸化グラフェン (GO) 水分散液とテトラエチルオルソシリケート (TEOS)とのゾルーゲル反応と熱処理により、グラフェン/シリカ複合体を簡便に作製する手法を開発した[1]。本研究ではこの手法を応用し、GO/シリカ複合体をMg 存在下で熱処理によって還元することでグラフェン/シリコン複合体を合成し、得られた複合体の組成を分光学的手法により解析した。さらに、この複合体を用いて作製したリチウムイオン電池の充放電特性についても評価した。