Nickel oxalate dihydrate nanorods attached to reduced graphene oxide sheets as a high-capacity anode for rechargeable lithium batteries

NPG Asia Materials 8, e270; doi: 10.1038/am.2016.59; Published Online 20 May 2016

リチウムイオン電池: ニッケル含有ナノロッドでエネルギー事情が変わる


ロッド状のニッケル含有ナノ結晶と還元酸化グラフェンを組み合わせたアノードによって、リチウムイオン電池の蓄電容量が3倍になる可能性がある。グラファイトは、市販のリチウムイオン電池のアノードとしてよく用いられているが、容量を大きくしようとすると短絡の危険性がある。世宗大学(ソウル)のS-T Myungたちは、代替アノード材料として、可逆的な変換反応を通して大量のリチウムイオンと結合しうるシュウ酸ニッケル(NiC2O4)化合物を調べた。彼らは、シュウ酸塩のサイクル性能を低下させがちな体積膨張問題を避けるため、鋳型を用いない水熱合成法によってナノロッド状のNiC2O4を得た後、原子レベルの薄さの還元酸化グラフェンシートで挟んだ。還元酸化グラフェンの導電性が高いため、体積の小さいナノロッドへのリチウムイオンの動きが大幅に改善され、試作電池は、100サイクル後も85%という大容量を維持した。

Hyo-Jin Oh, Chang-Heum Jo, Chong Seung Yoon, Hitoshi Yashiro, Sun-Jae Kim, Stefano Passerini, Yang-Kook Sun and Seung-Taek Myung

Lithium-ion batteries: nickel nanorods transform the energy equation
The storage capacity of lithium-ion batteries may be tripled with an anode that combines rod-like nickel nanocrystals with graphene oxide. Graphite is commonly used as the anode in commercial lithium-ion batteries, but it can short-circuit when capacities are pushed too high. As an alternative, Seung-Taek Myung of Sejong University in Seoul and co-workers investigated nickel oxalate (NiC2O4) compounds that can bind significant quantities of lithium ions through reversible conversion reactions. To avoid the volume expansion problems that often reduce the cycling performance of oxalates, the team turned NiC2O4 into nanorod shapes using template-free hydrothermal synthesis and then sandwiched them between atom-thin sheets of graphene oxide. The high conductivity of graphene oxide greatly improved lithium ion movement to the volume-restricted nanorods, and prototypes retained 85% of their sizeable capacity after 100 cycles.

NPG Asia Materials ISSN 1884-4049(Print) ISSN 1884-4057(Online)