三菱マテリアル、Liイオン2次電池を高容量・長寿命化する新負極材料を開発

2011/01/24 18:13

吉田勝＝日経ものづくり

加工技術の選択でライバルに差をつける

導電助剤としてカーボンナノファイバを複合化させた

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開発した新負極材料を使った場合のサイクル特性

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　三菱マテリアルは、リチウムイオン2次電池用の新しい合金系負極材料と負極の複合化技術を開発したと発表した。開発した新負極材料は、スズ（Sn）を主成分とする合金で、Liイオン2次電池の電池の容量を高めるとともに、サイクル特性の向上も期待できるという。具体的には、（1）粒子サイズを2μm以下に微細化、（2）内部にひずみを緩和する空間構造を形成する、ことで炭素系の負極材料に比べて高容量・長寿命化を実現した。

　Snは負極材料として広く使われている炭素に比べて2.7倍の理論容量値を持つ。しかし、負極に金属合金を使用した場合、充放電に伴う膨張と収縮の繰り返しによって材料の構造が徐々に破壊され、サイクル特性が短くなってしまうという問題があった。（1）（2）のような工夫によってこれを解決したという。

　負極材料と導電助剤とを複合化するための新技術も開発した。現行の炭素系材料に新開発した負極材料を添加した上で、導電助剤としてカーボン・ナノファイバを複合化させるもので、繊維状のカーボン・ナノファイバによって負極全体に網目状の導電性パスを形成する。例えば、現行の炭素系材料の40％を新しい合金系材料に置き換え、導電助剤としてカーボン・ナノファイバを5％添加した場合、炭素材だけで負極を構成するのに比べて容量が約1.5倍に増えたという。サイクル特性にも優れ、50回の充放電での性能劣化は4％弱だった。今後、量産化の検討を進め、5年後にシェア20％を確保したいとしている。