【48812】【后锂电池】(五)锂电池负极资料：硅锡复合化寻觅出路

  锂离子充电电池的负极资料方面，选用石墨的现行锂离子充电电池的单位体积内的包括的能量已逐步挨近极限。因而，往后方案混合硅和锡等合金类负极资料来进步单位体积内的包括的能量，方案2020年完成1000mAh/g以上的单位体积内的包括的能量（图17）。此外，将安全性高、有望完成高容量化的铁氧化物用作负极资料的意向也渐渐变得多。

  负极资料有许多有望完成高容量化的资料替补。课题在于，因资料的胀大和缩短难以获得充沛的循环寿数。在本届电池研讨会上，硅合金负极、锡合金负极和铁氧化物等相关的宣布遭到重视。

  在本届电池研讨会上，丰田、本田技能研讨所、索尼、古河电池、三德及五铃精工硝子等企业别离就硅和锡的合金类负极宣布了讲演。

  在合金类资猜中，随同充放电而发生的胀大和缩短会形成体积空旷，因而导致电极结构坍塌，因而长寿数化是一大课题。鸟取大学研讨生院坂口研讨室与三德的研制小组提出了使循环特性超卓的稀土类金属硅化物与硅复合化的办法（图18）。坂口研讨室称，该复合资料“在热力学方面很安稳，即便重复进行充放电也能按捺电极结构坍塌”。

  鸟取大学研讨生院与三德推进了将稀土类硅化物与硅的复合资料用于锂离子充电电池负极的研讨（a）。共有多项替补，其间作为稀土类金属，选用Gd（钆）的Gd-Si/Si负极的初始放电容量高达1870mAh/g，循环充放电1000次后仍然保持了690mAh/g的容量（b）。

  在稀土类金属中，把选用钆（Gd）的复合资料Gd-Si/Si用作负极的电池，其容量和充放电循环特性特别高。在根据杯形细胞（Beaker Cell）的实验中，初始充放电容量创下了1870mAh/g的极高值。充放电1000次后也保持了690mAh/g的容量。该研制小组现已试制出以Gd-Si/Si为负极，以LiMn2O4为正极的电池。初始充放电容量为1230mAh/g，循环100次后为860mAh/g。

  五铃精工硝子推进了将锡锑（Sn-Sb）硫化物玻璃与硅的复合体用作锂离子充电电池负极资料的开发。该公司称“2012年已开端少数样品供货”。在此前的研讨中现已证明，该复合资料能以1000～1400mAh/g的容量完成安稳的循环寿数。五铃精工硝子此次与日本工业技能归纳研讨所关西中心共同在该复合资料上环绕正极资料LiFePO4和无纺布隔阂试制了电池注。电池容量为850mAh。

  经过充放电实验承认，在－20～＋60℃的大温度范围内可当作充电电池正常运用（图19）。在温度为60℃、充放电率为3C时，比容量为128mAh/g。循环特性超卓，重复充放电150次仍保持了99％的容量。

  图19：选用Sn-Sb硫化物玻璃类负极充放电1000次后仍保持了690mAh/g的放电容量

  五铃精工硝子开发出了经过150次循环充放电后完成99％的容量保持率的锂离子充电电池（a）。可在－20～＋60℃的大温度范围内运用（b）。特点是负极资料采纳运用了Sn-Sb硫化物玻璃，还可用于钠离子充电电池（c）。

  在轿车和定置用途中，现在较受重视的负极资料为钛酸锂（Li4T5O12：以下称LTO）。LTO的锂电位高达1.55V左右，锂不会络绎，因而安稳性高、寿数长。不过，LTO存在的课题是比容量只要175mAh/g左右。

  因而，可替代LTO的高容量氧化物类负极的研讨变得活泼。在本届电池研讨会上，日立制作所和三重大学的研制小组就可完成1000mAh/g比容量的铁氧化物宣布了论文（图20）。

  日立制作所和三重大学就具有高容量的锂掺杂铁氧化物负极进行了宣布。完成了1000mAh/g以上的比容量。

  该研制小组宣布的铁氧化物的特点是，经过进行水热处理，可预先在铁氧化物中掺杂锂。由此能按捺初始充放电的不可逆容量。详细而言，将γ-Fe2O3和水氧化锂溶液在200℃下进行了10小时的水热处理。成果承认生成了LiFeO2和LiFe5O8。

  初始充放电的成果为，进行过水热处理的铁氧化物的初始放电容量升高，可比γ-Fe2O3下降不可逆容量。 （日经技能在线！ 供稿）