産総研、正極側の活物質と電解液に共融系液体を用いた二次電池を開発

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産業技術総合研究所は2016年6月8日、正極側の活物質と電解液に共融系液体を利用した二次電池の試作品を発表した。正極側の電解液を別途必要とせず、また固体で問題になる構造劣化が生じない点が、電池を構成する上での大きな利点になったという。

二種類の固体物質を共融点組成で混合すると、凝固する温度が大幅に低下する。今回の試作では、三塩化鉄六水和物(FeCl3・6H2O)と尿素(CO(NH22)を共融点組成で混合して液化し、正極の活物質として利用した。負極側には、リチウムイオン電池では一般的な金属リチウムと有機系の電解液を用いている。

正極側の共融系液体は、活物質のほかに電解液の役割も担っている。正極と負極の電解液は、リチウムイオン伝導性の固体電解質(LISICON膜)の隔膜で隔てた。

共融系電池の理論的な特性は電圧が約3.4Vで、正極側の容量が共融系液体FeCl3・6H2O−尿素の重量当たりで89mAh/g、体積当たりで145mAh/cm3だ。実際に作製した電池で25℃と40℃での充放電特性を測定したところ、初期放電電圧が約3.4V、正極側の容量が40℃では141mAh/cm3となり、ほぼ理論値に近い理想的な動作を示した。

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