蓄電容量の劇的向上と大幅コストダウンが実現!?

2017/11/15

NIMSにより開発された電解液で
問題を大きく改善

今回、国立研究開発法人物質・材料研究機構（NIMS）の研究チームは、これらの課題を同時に払拭する新たな電解液を開発した。
その電解液とは、支持塩として臭化リチウムと硝酸リチウムを含む混合電解液で、これによって充電電圧は約3.5V（正極過電圧は半分以下の0.6V）まで低下し、エネルギー効率は77％にまで大きく向上した。

リチウム空気電池の充放電サイクル特性　(a) 従来電解液、(b) 新電解液（出典：NIMS）

また負極側でも、リチウム金属のデンドライト発生が全く起こっていないことが確認できた。
これは、リチウム金属の表面が極薄の酸化リチウムの保護膜に覆われており、それを通して一様なリチウム金属の析出が起こっているためではないかと推測される。

サイクル試験後のリチウム金属負極の断面観察　(a) 従来電解液、(b) 新電解液（出典：NIMS）

この正負極両面での効果により、従来20回以下であった充放電サイクルの寿命は50回以上にまで大幅に向上し、副反応の量も1/10以下に減少していることが確認された。

NIMSの研究チームは今回の成果から『リチウム空気電池の最大の課題である「高い充電電圧」とリチウム金属負極の「デンドライト発生」の問題が、いずれも解決できるという見通しが得られた』と述べている。
今後は『メカニズムの詳細な理解を進めるとともに、電解液組成を含めた各種条件の最適化を図り、電気自動車や家庭用蓄電池に向けた大容量、長寿命なリチウム空気電池の早期実用化』に努めていくという。

「最大のボトルネック」であった2つの課題を克服し、性能を高めたリチウム空気電池が実用化されれば、リチウムイオン電池を超える蓄電容量の劇的な向上と、大幅なコストダウンが実現されるかもしれない。今後の研究に期待したい。

国立研究開発法人物質・材料研究機構（NIMS）