抄録/ポイント：
抄録/ポイント
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CO
2を放出しない低炭素社会を実現するためには,電気自動車や太陽光・風力などの再生可能エネルギーを有効に活用できる定置用蓄電池の普及が必要であり,より高性能な充放電が可能な二次電池を求めて研究開発が盛んに行われている。本稿では,著者らが取り組んできたアルカリイオン電池の負極材料の開発に関し,これまでの開発状況並びに今後の課題について報告した。リチウムイオン電池(LIB)は,現在最も高いエネルギー密度(200Wkg
-1程度)を持ち,負極活物質には黒鉛が使用されている。この負極材料は,Li
+の挿入-脱離反応の可逆性には優れているものの,その放電容量は既に理論的な限界(372mAhg
-1)に達している。そこで,黒鉛の10倍近い3600mAhg
-1もの圧倒的に高い理論容量を持つケイ素(Si)に強い関心が寄せられている。しかし,Siは硬くて脆く,電子伝導性とLi
+拡散能のいずれにも乏しく,Li
+吸蔵-放出時の体積変化が激しいと云う欠点を抱えている。著者らはSi粉末をCeO
3で被覆してコンポジット化することにより,これらの問題を解決することを試み,成功している。一方,ナトリウムイオン電池(NIB)はLIBと同じく一価カチオンの吸蔵-放出に基づいて充放電を行う蓄電池である。Na資源は,Liとは対照的に海水中にほぼ無尽蔵にあり,コスト的に有利であることから,NIBは定置用蓄電池として注目されている。しかし,Na
+のイオン半径がLi
+のそれより大きいために,LIBの電極材料をそのままNIBに適用できないことが多い。現在最も多く研究されている負極材料はハードカーボンであるが,その容量はLIBの黒鉛負極に及ばない値である。SnはNa貯蔵性活物質の中で大きい密度(7.37gcm
-3,)と高い理論容量(847mAhg
-1)を併せ持ち,電子伝導性にも優れた元素である。しかし,SnはNa吸蔵時の体積膨張率が520%と非常に大きい上に,凝集し易いと云う欠点がある。本研究では,Snと希土類元素との合金であるLaSn
3(密度:7.57gcm
-3)とSmSn
3(密度:7.84gcm
-3)に着目し,これらの物質を負極とする蓄電池を組立,その性能を評価した。その結果は,LaSn
3がハードカーボンを上回る性能を示し,Snと希土類元素との合金がNIBの負極材料として有望であることを示唆した。
