リチウムイオン電池の開発
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物質研究所 |
物質研究所 |
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高田 和典 |
渡辺 遵 |
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リチウムイオン電池の開発 |
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| 携帯機器用等の電源として広く普及しているリチウムイオン電池には、有機溶媒にリチウム塩を溶解した電解質が用いられており、エネルギー容量の増加に伴い、発火などに対する安全性が問題とされています。この問題を抜本的に解決でき、薄膜・積層化により高容量を実現できることから、次世代リチウムイオン電池として無機全固体型リチウムイオン電池の実現が期待されています。 我々は電解質に不燃性無機固体イオン伝導体、正極にコバルト酸リチウム（LiCoO2）、負極に黒鉛を用いて市販リチウムイオン電池に匹敵する電極当たりのエネルギー密度を有する無機全固体型リチウムイオン電池の開発に成功しました。 図１に開発した全固体型リチウムイオン電池の概念図を示します。正極に接する部分にLi2S-GeS2-P2S5系結晶質固体電解質を、負極に接する部分にLiI-Li2S-P2S5系ガラス電解質を用いています。 今回の成功の秘訣は、２種類の固体電解質材料を用いたことです。これにより固体電解質と各電極材料間のLiイオンの授受が円滑に行え、全固体型では従来難しいとされてきた黒鉛負極及びLiCoO2正極の利用を可能としました。 本電池は平均電圧3.7Ｖで作動し、電池中に占める電極の重量および体積あたりのエネルギー密度は、各々164Wh/kgと392Wh/Lとなり、市販リチウムイオン電池に匹敵します（図２）。また、1mA/cm2程度の電流値においても放電が可能であり、出力電流値も市販電池の数mA/cm2に近いレベルにあります。 全固体型リチウムイオン電池では、(1)安全装置や充電回路の簡素化、(2)充電器を含めた電池価格の低廉化、(3)液体電解質を用いないことにより積層化が容易という特徴から、高容量化を実現できます。 今回の成果により、安全で高容量な各種携帯機器の電源のみならず、自動車用や蓄電用の高エネルギーリチウム二次電池の実現にも一歩近づいたと言えます。 |
| （本研究成果は、日刊工業、日本工業、日本経済、日経産業、化学工業日報、科学新聞の各紙に紹介されました。） |
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図1 全固体型リチウムイオン電池概念図 |
図2 エネルギー密度比較図 |
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