軟X線吸収分光によるリチウムイオン二次電池高容量Si負極とLiPF6電解質溶液との固-液界面反応現象の観測

• Published in: Ｘ線分析の進歩 Vol. 54; pp. 185 - 192
• Main Authors: 大園, 洋史, 神田, 一浩, 中西, 康次, 森, 拓弥, 鈴木, 哲
• Format: Journal Article
• Language: Japanese
• Published: 公益社団法人 日本分析化学会 X線分析研究懇談会 31.03.2023
• Subjects: X線吸収分光; ケイ素負極; リチウムイオン二次電池; 六フッ化ケイ酸リチウム; 六フッ化リン酸リチウム; 固液界面反応
• ISSN: 0911-7806; 2758-3651
• DOI: 10.57415/xshinpo.54.0_185

シリコンは従来のグラファイト負極と比較して重量エネルギー密度がはるかに高いため，リチウムイオン二次電池（LIB）の有望な負極材料であるが，その化学的な劣化因子はほとんど明らかになっていない．本稿ではX線吸収分光（XAS）によって調べられた電極劣化へとつながるSi電極と電解質溶液との化学反応性について報告する．XAS測定用のモデルSi電極として，DCマグネトロンスパッタリング法によって成膜された50 nm厚のアモルファスSi（a-Si）薄膜電極を準備した．LiPF6電解質溶液に浸漬したa-Si薄膜電極のSi K吸収端XASスペクトルから，a-Si薄膜電極の電極活物質はa-Siからヘキサフルオロシリケイト（Li2SiF6）へと化学状態変化している．これによりSi電極が充放電に関係なく，電解質溶液中のLiPF6塩に接触するだけで劣化することが明らかとなった．