11 10月 2017

【論文紹介】High-performance sodium–organic battery by realizing four-sodium storage in disodium rhodizonate

出典:https://www.nature.com/

Nature Energy (2017) doi:10.1038/s41560-017-0014-y
・スタンフォード大によるナトリウムイオン電池正極としてのロジウム酸二ナトリウムの報告。Na2C6O6について。
・ロジウム酸二ナトリウムは地球上に豊富に存在し、ナトリウムストレージとしての理論容量は501mAh/g。
・しかしながら、これまでの報告では、理論容量よりも低い可逆容量しか得られていなかった。
・今回、Na2C6O6の酸化還元活性の劣化がその原因であることを明らかにし、そしてそれは活性粒子サイズおよび電解質条件により、脱着中の相変化の活性化バリヤーを減少させるための重要な因子であることがわかった。
・この知見に基づいて、最適化したNa2C6O6正極は、484mAh/gの可逆容量、726Wh/kgのエネルギー密度、87%を超えるエネルギー効率および良好なサイクル保持を有することを実証した。
<元記事>https://www.nature.com/articles/s41560-017-0014-y

19 7月 2017

【論文紹介】Air-stable and freestanding lithium alloy/graphene foil as an alternative to lithium metal anodes

出典:https://www.nature.com/

Nature Nanotechnology (2017) doi:10.1038/nnano.2017.129
・本報告では、リチウムを含有した合金系負極LixM(M = Si、Sn、またはAl)を空気中で安定に取り扱うことが可能となる表面処理法に関する。
・LixM(M = Si、Sn、またはAl)ナノ粒子をグラフェンシートによってカプセル化する手法を用いた。
・グラフェンシートで保護することにより、LixM /グラフェン箔は、大気に2週間暴露させた後にも容量を95%保持できる。
・さらに、グラフェンシートは導電性を高めるだけでなく、その機械強度の高さから、充放電による合金負極の体積変化による電池の劣化も抑制する。
・合金系負極としてSiを用いた場合、400サイクルで98%の容量保持率を示した。
<元記事>https://www.nature.com/nnano/journal/vaop/ncurrent/full/nnano.2017.129.html

17 1月 2017

【論文紹介(オープンアクセス)】Electrospun core-shell microfiber separator with thermal-triggered flame-retardant properties for lithium-ion batteries | Science Advances

出典:http://advances.sciencemag.org/

Science Advances 13 Jan 2017:Vol. 3, no. 1, e1601978, DOI: 10.1126/sciadv.1601978
・リチウムイオン電池を燃えにくくするセパレータ。
・難燃剤をポリマー層で封入した繊維を電界紡糸によって不織布セパレータとした。
・電池の異常時の熱によってポリマーが溶解し、難燃剤が放出されるため、発火を抑制できる。
・通常の電池使用時には難燃剤はポリマー層に封入されているため、電池に悪影響を及ぼさない。
<元記事>http://advances.sciencemag.org/content/3/1/e1601978

13 1月 2017

【論文紹介】Self-healing SEI enables full-cell cycling of a silicon-majority anode with a coulombic efficiency exceeding 99.9%

出典:http://pubs.rsc.org/

Energy Environ. Sci., 2017, Advance Article , DOI: 10.1039/C6EE02685K
・Siの表面に人工的なSEI(aSEI)を形成させることでSiの長寿命化、高効率化を試みた。
・aSEIとして15nm以下の薄いTiO2シェル内に、Siを封入した。
・このTiO2シェルは、非晶質カーボンよりも5倍程度大きな機械強度を持つ。
・さらにTiO2シェルによるaSEIは自己修復機能があり、Siの大きな体積変化においても安定したサイクル、高いクーロン効率を示す。
<元記事>http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2017/ee/c6ee02685k#!divAbstract

13 8月 2016

【論文紹介】Scalable synthesis of silicon-nanolayer-embedded graphite for high-energy lithium-ion batteries : Nature Energy

出展:http://www.nature.com/

Nature Energy 1, Article number: 16113 (2016), doi:10.1038/nenergy.2016.113
・グラファイト表面にシリコン層を設けたLiB用負極活物質についての報告。
・天然黒鉛の表面にシリコンをコーティングし、更にその表面にカーボンをコーティングした。
・シリコンはエネルギー密度を上げ、更にLiの拡散を助ける効果を有する。
・さらに最表面のカーボンは電気伝導を高め、安定したSEIを形成する効果を有する。
<元記事>http://www.nature.com/articles/nenergy2016113

09 6月 2016

【論文紹介:オープンアクセス】Avoiding short circuits from zinc metal dendrites in anode by backside-plating configuration : Nature Communications : Nature Publishing Group

出展:http://www.nature.com/

Nature Communications 7, Article number: 11801 doi:10.1038/ncomms11801
・日経新聞発表の”蓄電池価格を半分に スタンフォード大とトヨタの研究所”の元論文。
ニッケル亜鉛電池のデンドライトショート抑制による長寿命化に関する報告。
・バックサイドプレーティングという手法で、対極と反対の方向へデンドライトを成長させるように設計。
・これにより、デンドライトショートが抑制され、800サイクルの充放電が可能となった。
・また、20Cの高レートでの放電も可能。
<元記事>http://www.nature.com/ncomms/2016/160606/ncomms11801/full/ncomms11801.html

01 3月 2016

【論文紹介】Selective deposition and stable encapsulation of lithium through heterogeneous seeded growth : Nature Energy

出展:http://www.nature.com/

Nature Energy 1, Article number: 16010 (2016), doi:10.1038/nenergy.2016.10
・長寿命なリチウム金属電池についての報告。
・内部にリチウム金属の核となりうるナノ粒子を存在させた中空炭素球(ナノカプセル)を負極として用いた。
・充電中にナノカプセルの内部でリチウム金属が成長し、デンドライト成長を抑制できた。
・結果として、300サイクル以上にわたり、クーロン効率98%の高効率を達成できた。
<元記事>http://www.nature.com/articles/nenergy201610

03 2月 2016

【論文紹介】Growth of conformal graphene cages on micrometre-sized silicon particles as stable battery anodes : Nature Energy

出展:http://images.sciencedaily.com/

Nature Energy 1, Article number: 15029 (2016), doi:10.1038/nenergy.2015.29
・シリコン負極の長寿命化に関する報告。
・シリコン微粒子を多層グラフェンのコンフォーマルゲージでカプセル化する手法を紹介。
・このゲージは柔軟なバッファとしてサイクル中のシリコンの体積変化を吸収する。
・また、このグラフェンゲージは化学的に不活性なため、安定したSIEを形成し、クーロン効率を高める
・この負極を用いたフルセルで、100サイクル90%の維持率を確認。
<元記事>http://www.nature.com/articles/nenergy201529

15 1月 2016

【論文紹介(オープンアクセス)】Fast and reversible thermoresponsive polymer switching materials for safer batteries : Nature Energy

出展:http://www.nature.com/

Nature Energy 1, Article number: 15009 (2016) doi:10.1038/nenergy.2015.9
・熱暴走などに対する安全化技術。
・集電体上に熱により抵抗値が変化する膜を形成した。
・その膜は、熱膨張率の大きなポリマーに分散したグラフェンでコートしたスパイク状のニッケル粒子からなる。
・室温においてこの膜は50S/cmであるが、転移温度に達すると、1秒以内で7〜8桁程抵抗が上がる。
・さらに、室温に戻すと導電性は回復する。
<元記事>http://www.nature.com/articles/nenergy20159

15 1月 2016

【論文紹介(オープンアクセス)】High-capacity battery cathode prelithiation to offset initial lithium loss : Nature Energy

出展:http://www.nature.com/

Nature Energy 1, Article number: 15008 (2016) doi:10.1038/nenergy.2015.8
・大容量負極活物質は不可逆容量が大きく、セルとしてエネルギー密度を低下させる。
・一般的に、負極を予めドープするプレドープが行われているが、ドープした活物質は取り扱いが困難。
・そこで、本報告では、正極に添加剤を導入することで、正極の初回クーロン効率を低下させて、負極の不可逆容量分をオフセットする試み。
・このような正極プレリチオ化添加剤としてM/Li2O(M=Co, Fe, Ni,et al.)複合体を用いた。
・LiFePO4/Graphiteセルにこの添加剤を導入することで、容量、エネルギー密度が向上した。
<元記事>http://www.nature.com/articles/nenergy20158