日産など、非晶質SiOの原子配列構造を世界で初めて解明…LiBの性能向上に寄与

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日産自動車と日産アークは5月16日、東北大学などとの共同研究により、リチウムイオンバッテリー(LiB)の性能向上を図る電極材料として有望視されている、アモルファス(非晶質)シリコン酸化物(SiO)の構造を原子レベルで明らかにする手法を世界で初めて開発したと発表した。

シリコン(Si)は、現在主流のカーボン系材料に比べ、多くのリチウムを蓄えることが可能なため、次世代の電極材料として注目されているが、周期的な構造を持つ結晶性シリコンは充放電を繰り返すと結晶崩壊が起こり、性能が低下するという課題がある。一方、周期的な規則構造を持たないアモルファスシリコン酸化物(SiO)は、シリコンが持つ多くのリチウムを蓄えることが可能という特徴を持ちながら、結晶崩壊が起こりにくいため以前から注目を集めていたが、その基本構造が明らかになっておらず、実用化、量産化については大きな課題があった。

今回、日産の100%出資会社である日産アークは、東北大学、物質・材料研究機構、高輝度光科学研究センター、科学技術振興機構と共同で、その構造をこれまでにない解析手法の組み合わせとシミュレーションによって同物質の構造を原子レベルで明らかにする手法を世界で初めて開発。その結果、アモルファスシリコン酸化物は、その不規則な基本構造を生かしリチウムを柔軟に取りこむことで、性能を高めている可能性が明らかになった。新たな解析手法では、研究開発時に適用することで、同物質の充放電時の構造を把握することが可能となり、より大容量、長寿命のバッテリー開発を加速することが期待できる。

なお、今回の発表内容は、英国科学総合誌「Nature Communications」にオンライン掲載されている。

  • 纐纈敏也@DAYS
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