技術詳細

シーズテクノ株式会社

所在地

愛知県名古屋市守山区下志段味字穴ヶ洞 2268-1 先端技術連携リサーチセンター1階

ホームページ

http://c-stechno.sakura.ne.jp/

垂直配向グラフェンを直接基板上に成膜する技術を用いることにより大容量化ができる全固体電池用電極

シーズテクノ株式会社
用途
①全固体電池用の負極 、②蓄電池用正・負極材としても応用可能
解決できる課題
①電池負極材をバインダー(接着剤)や導電助剤が不要な炭素(グラフェン)だけにすることにより、蓄電池の小型・軽量化や工程簡素化の課題を解決できる ②1μm程度の薄い炭素(グラフェン)負極材により、薄膜電池の薄膜化の課題を解決できる
電子部品、モジュール
公開日
2021/10/15
最終更新日
2021/10/15

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詳細説明

形状の概要:電極構造の概略図形状の概要:電極表面のSEM像使用技術:装置概略図

概要:マイクロ波プラズマCVD技術で形成した垂直配向グラフェンのみからなる電極により、電極の比表面積が飛躍的に広がり、電極材の重量および体積を低減し大容量電極になる可能性がある。令和2-4年度経産省戦略的基盤技術高度化支援事業(サポイン事業)で実施中。



1)これまでの課題

 従来の電池の負極になる負極材には、活物質である炭素(グラファイト)以外にバインダーや導電助剤を含んでいる。電池容量を向上するには、負極活物質の改善以外に、バインダーや導電助剤の低減が課題である。一方、負極活物質にLiを使用することにより容量を向上する方法もあるが、希少金属であることから、低コスト化等の課題もある。


2)製品・装置の特長

1. 単一工程で負極を製造できる

負極材となる垂直配向グラフェンをマイクロ波プラズマCVD技術により各種集電体(SUS、Cu、Si、Al等)に直接成膜して負極として形成する。

2. 希少金属であるLiを使用しない負極

3. 体積当たりの大容量化

グラフェン自身は黒鉛の理論容量(372mAh/g)だが、比表面積が大きいため、体積あたりの容量は拡大できる。


3)製品・装置使用による効果

1. 負極材重量を低減できる

 6~30μg/cm2(活物質のみの重量の代表値)

2. 負極材の薄膜化ができる

 0.5~1μm(高さの代表値)

3. 真空プロセスで全固体電池を製造可能となる

4. リフローはんだ付けができる可能性あり


4)スペック

 素材の概要:マイクロ波プラズマCVD技術により成膜された垂直配向グラフェン(カーボンナノウォール)

 形状の概要(外形上の特徴):金属基板上に垂直配向したグラフェンを形成した構造で、グラフェン高さは1μm程度が主だが、それ以上も成膜可能。

 重さ:6~30μg/cm2(グラフェンの重量代表値)

 使用技術の概要:原理としては、2.45GHzのマイクロ波を使用してプラズマ放電させ、高密度プラズマにより高速成膜する方法である。弊社が独自に開発した装置により、金属や半導体などの基板上にグラフェンを横方向や垂直方向に成膜することを可能とした。


5)解決・導入実績と見込み

1. 解決見込み

現在研究開発中の経産省サポイン事業(グラフェン電極を用いた大容量全固体リチウムイオン電池の研究開発)は、令和4年度で完了予定。

2. 達成見込み

全固体リチウムイオン電池を試作し、負極の体積当たりの容量が、従来の黒鉛に対して50%増加する目標を達成する見込み。


6)公開情報

・特許:特開2020-105040、登録6116004

・論文:American Chemical Society Omega 2019, 4, 11263-11270 「Direct SyntheSis of Large-Area Graphene on Insulating Substrates at Low Temperature Using Microwave Plasma CVD」 R.Vishwakarma, R.Zhu, A.A.Abuelwafa, Y.Mabuchi, S.Adhikari, S.Ichimura, T.Soga and M.Umeno

・学会:関連ある発表として、第82回応用物理学会秋季学術講演会(令和3年9月23日)ポスター発表23P-P13-1

   第62回電池討論会で発表予定(令和3年11月30~12月2日)

・その他:①名古屋市工業技術グランプリで名古屋市工業研究所長賞を受賞(令和2年2月)

 ②経産省「令和2年度戦略的基盤技術高度化支援事業(サポイン事業)」に採択。期間:令和2年8月15日~令和5年3月31日

7)企業概要

詳細はHPをご参照ください。

・経営理念・方針

ナノカーボン応用研究開発を目的とした「名古屋工業大学発第6号ベンチャー」である。各種基板にグラフェンを直接成膜する技術をベースに、本提案テーマを始めとしたグリーンエナジー関連の事業化を目指している。

・設    立 平成25 年3 月27 日

・資 本 金 500万円

・従業員数 10名

・拠    点 

本社 〒465-0084 愛知県名古屋市名東区西里町2-43-2

開発事業所 〒463-0003 名古屋市守山区下志段味字穴ヶ洞2268-1

先端技術連携リサーチセンター122

<問合せ先>

052-736-4382 担当:内藤正美、梅野正義

 

名古屋産業振興公社のHP