カーボンナノファイバーを用いたリチウム二次電池用新規Si/C複合負極材料

摘要

近年，カーボンナノファイバー（CNF）が負極材料に用いられた報告がいくつかある．CNFはハードカーボンとソフトカーボンの二つカーボンの特性を持ち，高い充放電電流においても高い容量を示し，リチウムイオン電池の高出力特性を改善した．われわれは以前，SiとPVCを用いて，これらの混合物を熱分解させて得られたSi/C複合物質の電気化学的性能はSi粒子のサイズと炭素量に依存することを報告した．用いられた電極は電気的接触を良くするため，活物質をニッケル多孔体に浸み込ませて作った．そのSiとCの重量比を最適化した結果，50nm-Siを用いた炭素含有量は48％のSi/C複合物質が，高い初期充放電効率と良好なサイクル特性を示した．しかし，このSi/C複合物質を同じように銅箔に塗布し，塗布電極とした際，激しい容量劣化が見られた．そこで，本研究ではその最適な重量比のSiとPVCにCNFを添加して複合化した．この際，異なった方法でCNFを添加し，異なる組織構造の電極物質を作り出した．銅箔に塗布することが出来，塗布電極として優れたサイクル特性を示した．