京大ら,リチウムイオン電池を超える基礎技術を構築

新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)のプロジェクトにおいて,京都大学,産業技術総合研究所などの研究グループは,リチウムイオン電池の性能限界を凌駕する新しいコンセプトの蓄電池(リザーバ型蓄電池)の開発に取り組み,従来不活性とされてきた電池系において充放電特性の向上等に成功し,500Wh/kgを見通す革新型蓄電池の基礎技術の構築に向けて大きく前進した(ニュースリリース)。

プラグインハイブリッド自動車(PHEV)や電気自動車(EV)における走行距離を伸ばすため,従来のリチウムイオン電池(LIB)の性能を遥かに凌駕するエネルギー密度を有する革新型蓄電池の実現が待たれている。

LIBは,イオンを収納する入れ物(ホスト材料)の間でリチウムイオンをやり取りする(インサーション型蓄電池とする)ことで充放電を行なうために,繰り返し充放電特性(サイクル特性)に優れるという利点がある一方で,ホスト材料の重量や体積が嵩むために,達成可能なエネルギー密度に限界がある。

この入れ物を廃して,金属そのものを電極として利用する新しいコンセプトの蓄電池(リザーバ型蓄電池)にすればエネルギー密度は大幅に向上するが,電極材料によってはサイクル特性に大きな問題を抱えることになる。特に,電極反応生成物が電解液に全く溶解せずに活性を示さない場合や,電解液に過剰溶解して散逸する場合は,サイクル特性が期待できず二次電池としては使用が困難だった。

そこで研究グループは,電解液に電極の反応種が適度に溶解できる環境づくりに着目し,添加剤(アニオンレセプター)の導入,溶解性の高い電極材料の固定化,電極―電解質界面のナノレベルでの制御等を行なった結果,種々の材料においてサイクル特性や充放電特性の向上等に成功した。

今後は,出力特性,安全性等も含めて車載用蓄電池として要求される性能を更に高め,より早期に実用化に繋げていくことが期待されるとしている。

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