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半導体負極の界面制御により

高容量かつ長寿命なLiイオン電池を実現

－全固体電池負極への展開を期待－

 

名城大学カーボンニュートラル研究推進機構 次世代バッテリーマテリアル研究センターの内田儀一郎 教授(電子工学)、理工学部電気電子工学科 大前知輝 大学院生、藤掛大貴 学部生らは高容量化が期待できるゲルマニウム（Ge）半導体と劣化に強いカーボン（C）を巧みに組み合わせ、プラズマ技術で界面を制御することにより、電池の高容量かつ長寿命を実証しました。本研究の負極構造は次世代の全固体Liイオン電池に展開することが期待できます。

この研究成果は2024 年2 月23 日にオープンアクセスの国際学術誌「Applied Physics Express」(https://doi.org/10.35848/1882-0786/ad2785)に掲載されました。

名城大学ではノーベル化学賞を受賞した吉野彰終身教授が発明したLiイオン電池研究を大きく展開しています。

 

【発表のポイント】
● 低温高圧プラズマスパッタリング法を用いて直径10-20 nm程度のナノ構造を持つゲルマニウム(Ge)、カーボン(C)多孔質膜をバインダーフリー（有機接着剤なし）で作製することに成功。

● Ge界面を制御したC/Ge/Cサンドイッチ構造負極のLiイオン電池で、従来の約３倍の高容量910 mAh/gを劣化なく駆動させることに成功。

●ナノ多孔質膜をバインダーフリーで大面積に作製できる方法で、さらに界面の制御が可能であるため、全固体Liイオン電池の電解質と電極との界面制御に応用展開を期待。

 

【論文タイトル】
Development of nanostructured Ge/C anodes with a multistacking layer fabricated via Ar high-pressure sputtering for high-capacity Li+-ion batteries
高容量Liイオン電池のための高圧Arスパッタリング法を用いたナノ構造Ge/Cマルチ積層負極の開発

著者：Tomoki Omae¹、 Teruya Yamada¹、 Daiki Fujikake¹、 Takahiro Kozawa²、 Giichiro Uchida¹

1. Faculty of Science and Technology, Meijo University, Nagoya, Japan
2. Joining and Welding Research Institute, Osaka University, Ibaraki, Japan

雑誌名：Applied Physics Express 17, 026001 (2024)
WEB：https://doi.org/10.35848/1882-0786/ad2785

 

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プレスリリース本文はこちら

https://www.meijo-u.ac.jp/news/asset/4f1500bda1aada04d47bf2b07c774a93.pdf

 

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EurekAlert!掲載（2024/3/8）

英文プレスリリースをEurekAlert!に掲載しました。

 

Novel germanium-carbon anode for high-capacity lithium-ion batteries

 

Current lithium-ion batteries (LIBs) use a graphite-based carbon (C) anode which has a limited Li storage capacity. Silicon (Si) and germanium (Ge) anodes exhibit significantly higher capacities, but suffer from large-volume expansions during charging, resulting in capacity degradation. Now, researchers have developed a novel nanostructured Ge-C multilayered anode that exhibits high capacity, cycle stability, and capacity retention, which can lead to LIBs with long lifespans, paving the way for a more carbon-neutral society.

 

https://www.eurekalert.org/news-releases/1037145

 

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