シリコン負極の材料設計・表面制御と電池性能評価

≪2次元材料被覆・界面制御とリチウムイオン電池／全固体電池への展開≫

【提携セミナー】

主催：株式会社情報機構

シリコン負極材料を対象に、材料設計・表面制御と電池性能評価を体系的に整理。
2次元材料被覆、界面制御、全固体電池への展開について解説します。

■はじめに

カーボンニュートラル社会の実現に向けて、電気自動車、定置用蓄電池、モバイル機器などに用いられる二次電池には、さらなる高容量化・長寿命化・高安全性化が求められています。日本においても、2030年度の温室効果ガス排出量を2013年度比で46%削減する目標が掲げられており、電動化・再生可能エネルギー利用の拡大を支える高性能バッテリーの重要性は一層高まっています。

なかでもシリコン負極材料は、従来の黒鉛系負極を上回る高容量化が期待される一方、充放電に伴う大きな体積膨張、SEI層の形成・崩壊、界面抵抗の増大、導電性の確保など、実用化に向けて解決すべき課題も多く残されています。そのため、粒子径制御、表面微細加工、金属被覆、導電性バインダー、2次元材料被覆など、材料設計・表面制御・界面制御の観点からの技術開発が重要となります。

本セミナーでは、シリコン負極材料の基礎から、体積膨張・SEI層・界面抵抗といった主要課題、その解決に向けた表面制御・被覆技術、さらにリチウムイオン電池および全固体電池における蓄電容量・充放電サイクル寿命・電気化学インピーダンス等の性能評価までを解説します。シリコン負極の実用化に向けた材料設計と評価の考え方を体系的に整理します。

◆受講後、習得できること

• シリコン負極の基礎知識を習得できる。
• シリコンナノ粒子表面への微細加工技術ならびに被覆技術を習得できる。
• 蓄電容量を向上させるシリコン負極への機能性付加技術を習得できる。
• 充放電サイクル寿命を向上させるシリコン負極への機能性付加技術を習得できる。

◆受講対象者

バッテリー材料、負極材料、電池セルの開発・製造・評価、 材料の量産化に関わる技術者・研究者の方。
既存材料を電池用途へ展開したい方、シリコン負極材料の導入・評価を検討している方。
また、電池関連業務に携わり始めた新人・若手技術者から、
材料設計・表面制御・性能評価の実務課題を整理したい中堅技術者までを対象とします。

担当講師

東京電機大学　工学部　電気電子工学科　教授　博士（工学）佐藤 慶介 氏

【略歴】
2012年に国立研究開発法人物質・材料研究機構にてシリコンナノ構造体/導電性ポリマーを用いた無機有機太陽電池の開発に従事。2013年より発電・蓄電用機能性シリコンナノ多孔粒子・ナノ金平糖粒子の製造に着手し、現在、リチウムイオン電池の高性能化に向けたシリコン系負極材料の開発に従事。

【専門】
ナノ構造材料創製、太陽電池、リチウムイオン電池、全固体電池

【本テーマ関連学協会での活動】
リチウムイオンバッテリーの蓄電容量を向上させるシリコン負極、産廃シリコンスラッジ粉末への表面加工技術と不純物添加技術、日本工業出版　クリーンエネルギー、Vol.32、No.4、pp.63-69、2023年
シリコン負極への金属被覆でリチウムイオンバッテリーのサイクル寿命を劇的に改善、産廃シリコンスラッジ粉末への表面加工と金属被覆技術、日本工業出版　クリーンテクノロジー、Vol.33 、No.6、pp.44-48、2023年

セミナープログラム（予定）

1．リチウムイオン電池の動向と課題

1．リチウムイオン電池の動向
2．リチウムイオン電池への要求
3．リチウムイオン電池の開発状況

2．リチウムイオン電池の課題と解決技術

1．リチウムシリコン合金によるシリコンの体積膨張とその緩和技術
2．シリコン表面の保護被覆膜（固体電解質界面（SEI）層）の崩壊とその緩和技術
3．シリコン／SEI／電解液の界面抵抗の影響とその緩和技術
4．シリコン／導電助剤配合比による蓄電容量と充放電サイクル寿命の影響とその緩和技術

3．シリコン負極を用いたリチウムイオン電池の性能

1．シリコンナノ粒子表面への細孔構造創製技術
2．体積膨張緩和を目指したシリコン負極の微粉化による充放電サイクル寿命の効果
3．SEI層の崩壊緩和を目指したシリコン負極への金属被覆による蓄電容量と充放電サイクル寿命の効果
4．電気伝導向上を目指したシリコン負極への不純物添加による蓄電容量と充放電サイクル寿命の効果
5．電気伝導向上を目指したシリコン負極への導電性バインダー被覆による充放電サイクル寿命の効果
6．電気伝導向上を目指したシリコン負極への2次元材料被覆による充放電サイクル寿命の効果
7．導電助剤の未添加を目指したシリコン/2次元材料複合負極による蓄電容量と充放電サイクル寿命の効果
8．電気化学インピーダンス分析によるシリコン/電解液界面の様子
9．C-V分析によるシリコン内へのリチウムイオンの挿入と放出の様子
10．SEM観察による充放電後のシリコンの膨張の様子

4．シリコン負極を用いた全固体電池の性能

1．液体電解質と固体電解質の違い
2．電気伝導向上を目指したシリコン負極への不純物添加と2次元材料被覆による蓄電容量と充放電サイクル寿命の効果

5．実用化に向けた技術課題

6．今後の展望

公開セミナーの次回開催予定

開催日

2026年9月11日(金)　13:00-16:30　＊途中、小休憩を挟みます。

開催場所

Zoomによるオンラインセミナー

受講料

【オンライン受講（見逃し視聴なし）】：1名 45,100円(税込（消費税10％）、資料付)
＊1社2名以上同時申込の場合、1名につき34,100円

【オンライン受講（見逃し視聴あり）】：1名 50,600円(税込（消費税10％）、資料付)
＊1社2名以上同時申込の場合、1名につき39,600円
＊「見逃し視聴あり」でお申込の場合、当日のご参加が難しい方も後日セミナー動画の視聴が可能です。

＊学校法人割引：学生、教員のご参加は受講料50％割引。

オンライン配信のご案内

★　Zoomによるオンライン配信

については、こちらをご参照ください

備考

●配布資料はPDFなどのデータで配布いたします。ダウンロード方法などはメールでご案内いたします。

• 配布資料に関するご案内は、開催1週前～前日を目安にご連絡いたします。
  
• 準備の都合上、開催1営業日前の12:00までにお申込みをお願いいたします。
  （土、日、祝日は営業日としてカウントしません。）
• セミナー資料の再配布は対応できかねます。必ず期限内にダウンロードください。

●当日、可能な範囲でご質問にお答えします。（全ての質問にお答えできない可能性もございます。何卒ご了承ください。）

お申し込み方法

★下のセミナー参加申込ボタンより、必要事項をご記入の上お申し込みください。

★【オンラインセミナー（見逃し視聴なし）】、【オンラインセミナー（見逃し視聴あり）】のいずれかから、ご希望される受講形態をメッセージ欄に明記してください。