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東北大学と大阪大学は2月20日、産業廃棄物であるシリコン切粉を高性能なリチウムイオン電池負極材料にリサイクルする方法を開発したと発表した。

シリコン切粉は半導体や太陽電池の生産過程で発生する産廃で、全世界における発生量はリチウムイオン電池負極材料の世界需要を上回っている。また、今回開発された材料は、簡便なプロセスで大量生産が可能であり、従来の材料である黒鉛の約3.3倍に相当する高い容量を実現。充放電を800回以上繰り返せるという高い耐久性も有している。

開発したのは、東北大学多元物質科学研究所の西原洋知准教授、京谷隆教授、大阪大学産業科学研究所の松本健俊准教授、小林光教授らの研究グループ。同グループはシリコン切粉を「理想的な資源」だとしている。

リチウムイオン電池はスマートフォンなどのモバイル電子機器だけでなく、近年ではハイブリッド自動車などの新型自動車にも搭載されるようになった。そのため、エネルギー密度（電力を貯められる量）の更なる向上に寄与する電極材料の性能向上が求められている。

このうち負極材料には黒鉛が利用されてきたが、次世代の負極材料としてシリコンが注目を集めている。しかしシリコン材料を用いた従来の方法では、劣化を防ぐためのコストが高く、実用化が困難だった。

そこで同グループはシリコン切粉に注目。薄いナノフレーク状に粉砕し炭素と複合化することで、1200mAh/gという高容量かつ長寿命なリチウムイオン電池の負極材料になることを見出した。

シリコン切粉のナノフレークへの粉砕や炭素との複合化に用いられるのは、大量のシリコンでも処理できる簡便な方法。産業廃棄物をリサイクルするリチウムイオン電池への実用化が期待される。

同研究は、北海道大学電子科学研究所、東北大学多元物質科学研究所、東京工業大学化学生命科学研究所、大阪大学産業科学研究所、九州大学先導物質化学研究所の5附置研究所がアライアンス連携して実施する「人・環境と物質をつなぐイノベーション創出ダイナミック・アライアンス」の一環。なお、研究内容は2月20日にScientific Reports誌にてオンライン公開された。

（画像はプレスリリースより）

外部リンク

東北大学　プレスリリース
http://www.tohoku.ac.jp/

大阪大学　プレスリリース（東北大学と同内容）
http://resou.osaka-u.ac.jp/ja/research/2017/20170220_1