シリコン系負極活物質とは?

現在、リチウムイオン電池のさらなる高容量化を目指して、シリコン(ケイ素)を含む負極材料「シリコン系負極材料」の研究が世界中で進んでいます。シリコンは、充放電の過程で、従来の負極材料であるグラファイトより10倍も多くのリチウムイオンを取り込むことが可能です。そのため、シリコン系負極材料を使えば、リチウムイオン電池の容量を大幅に増加させられると期待されています。

シリコン系負極材料の中でも近年注目されているのが、炭素材料とシリコンを複合化した「Si/C」負極材料です。Si/C負極材料は、SiOなど他のシリコン系負極材料よりも電池容量の増加や容量維持率の改善が見込めるとして研究開発が進んでいます。

しかし、シリコンは充放電に伴う体積変化が大きいため、充放電回数の経過とともにSi/C負極材料が崩壊してしまう点が課題でした。

GMSを用いるメリット

GMSは炭素材料の中で唯一、ゴムのような伸縮性を示します。つまり、GMSをSi/C負極材料内の炭素材料として添加することで、シリコン系材料の体積変化を吸収して活物質の劣化を防ぐことが可能です。これにより、高容量かつ劣化しにくい電池を実現できます。