固体内酸素を利用した新原理電池の開発 現行リチウムイオン電池の限界を超える革新的二次電池
電気エネルギーを貯蔵可能な二次電池はモバイル機器向けの小型用途だけでなく電気自動車用や定置用の大型用途の需要が高まり、エネルギー密度、容量に加えて、安全性、寿命、コストの面でも高性能化が要求されている。そのため、現行のリチウムイオン電池の性能を大きく超える革新的二次電池の創出が強く望まれている。
© 2014 Noritaka Mizuno.
新原理の電池の理想的な反応の模式図。正極で酸化リチウムと過酸化リチウムの間の酸化還元反応を、負極で金属リチウムの酸化還元反応を利用。
東京大学大学院工学系研究科の水野哲孝教授らの研究グループは、株式会社日本触媒との共同研究により、現行のリチウムイオン電池の7倍もの高エネルギー密度を可能とする、酸化物イオンと過酸化物イオンの間の酸化還元反応を利用した新原理の二次電池システムの開発に成功した。酸化リチウムの結晶構造内にコバルトを添加した物質を正極に用いることによって、充放電反応により過酸化物が生成、消失することを明らかにし、新原理の電池システムを実証した。
本電池システムは従来のリチウムイオン電池の理論的限界を超える高エネルギー密度、高容量を実現可能で、電気自動車用や定置用への実用が期待できる次世代二次電池として有望なものである。
本研究は、日本学術振興会の最先端研究開発支援プログラムの助成を受けて実施された。
論文情報
Shin-ichi Okuoka, Yoshiyuki Ogasawara, Yosuke Suga, Mitsuhiro Hibino, Tetsuichi Kudo, Hironobu Ono, Koji Yonehara, Yasutaka Sumida, Yuki Yamada, Atsuo Yamada, Masaharu Oshima, Eita Tochigi, Naoya Shibata, Yuichi Ikuhara, Noritaka Mizunoa,
“A New Sealed Lithium-Peroxide Battery with a Co-Doped Li2O Cathode in a Superconcentrated Lithium Bis(fluorosulfonyl)amide Electrolyte”,
Scientific Reports Online Edition: 2014/7/14 (Japan time), doi: 10.1038/srep05684.
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