日本新材料有望提高电动汽车等使用的锂离子电池的性能

日本鸟取大学凭借在锂离子充电电池的电极材料中有望获得高容量的硅类负极材料，以远远超过现有碳类材料的容量，成功实现了千次以上的循环充放电。而原来充放电在百次左右就会到达极限。新材料有望提高电动汽车等使用的锂离子电池的性能。这是日本NEDO新一代车载蓄电池开发项目中的一环。

作为锂离子充电电池的负极材料，硅一直备受关注。硅的理论容量为4200mAh/g，是已实用化的石墨的约10倍。由于价格较便宜，而且也无需担心会对环境及人体造成影响，因此是新一代负极材料的有力候补。不过，仅用硅制造电极的话，锂离子的脱嵌就会使体积发生急剧变化，充放电不足百次即可导致电极损坏，放电容量（锂脱离）大幅下降的严重问题。因此需要开发既可像硅一样拥有大容量，又可实现出色循环特性的新型负极。

鸟取大学利用无电解析出法以Ni（镍）-P（磷）化合物覆盖硅粒子，然后将其作为原料通过气相沉积法制成了厚膜电极。由此大大改善了硅的循环耐久性。

无电解析出法也被称为无电解镀金法。具体就是在含有金属盐的水溶液中，在不使用外部电源的情况下，凭借所添加的还原剂的氧化反应所生产的电子，使金属离子还原析出。析出的金属本身对还原剂的氧化反应有催化活性时，便可使金属连续析出，任意控制析出厚度。

气相沉积法就是通过喷嘴高速喷出由原料粉末和载流气体构成的烟雾剂，射击到底板上，由此形成厚膜。与溅射法及化学气相蒸镀法相比，不仅成本低，工艺简单，而且成膜速度快，组成不易变化。鸟取大学使用该方法制成了厚膜电极。这样，便可使活性物质粒子之间以及活性物质粒子与集电体底板之间非常紧密地贴合，促进集电性提高，从而实现出色的快速充放电性能，同时还可使膜的内部保持适度的空隙，从而获得对膨胀-收缩的耐久性。

鸟取大学以前也曾试制过由仅覆盖镍的硅粒子构成的厚膜电极，并宣布获得了出色的负极性能。而此次则通过覆盖Ni-P化合物，实现了比仅利用镍时更薄的覆层，成功提高了硅的利用率。

鸟取大学过去试制的、由覆盖镍的硅构成的气相沉积厚膜电极，其放电容量在首次充放电时约为800mAh/g，在千次充放电以后约为580mAh/g。尽管并未达到理论容量，但却远远超过了现有石墨负板。而此次试制的、使用Ni-P的电极，其性能再次超过了上述水平（首次约1590mAh/g，千次后约750mAh/g）。

合成时使用的硅、镍、磷都不是昂贵的材料，而且制造时使用的无电解析出法也是普遍的简单方法，而且气相沉积法还无需使用电力等能源。所以，可低成本制造高性能的负极。