全固体リチウムポリマー電池用電解質膜を高性能化――作動温度が室温近くに 日本触媒

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日本触媒は2020年2月13日、全固体リチウムポリマー電池用電解質膜の高性能化に成功したと発表した。今回新たに開発した電解質膜は室温近くまで電池の作動温度を下げられるため、全固体ポリマー電池の新しい用途展開を促すことが期待できる。

同社は2013年ごろから、ポリエチレンオキシドを主骨格とするリチウムポリマー電池用個体電解質を生産していた。しかし、ポリエチレンオキシドのポリマー電解質は、一般的にリチウムイオン電池の非水電解液に比べ、イオン伝導度が1桁以上低い。リチウムイオン輸率も0.1~0.2と低く、安定した性能を得るためには電池温度を50℃以上に加温する必要があった。

ポリマー電解質のリチウムイオン輸率を向上させる取り組みの報告は多数あるが、それらの多くはイオン伝導度を低下させてしまうものだ。そこで日本触媒は、独自開発した新しいイオン伝導のメカニズムを取り入れ、電解質膜中のリチウムイオンを伝搬しやすくした。

新開発した電解質膜は、ポリエチレンオキシド系電解質膜と比較すると、同等のイオン伝導度を持ちながら、リチウムイオン輸率が5倍以上向上している。また、リチウム金属に対しての安定性と、4V級正極活物質でも充放電できる耐酸化還元性を備える。

イオン伝導度とリチウムイオン輸率

この技術を用いて作製したラミネート型全固体リチウムポリマー電池は、ポリエチレンオキシド系のポリマー電池と比べて、放電特性が40℃で2倍以上、25℃で5倍以上に向上している。従来の全固体ポリマー電池と比較すると、充電時間の短縮、エネルギー密度の向上、電池を加温するための熱源を減らせるなどの改善効果が見込めるという。

同技術は今後、全固体ポリマー電池用の電解質膜としてだけでなく、無機電解質の界面形成材などへの活用も見込める。日本触媒は今後、開発技術のサンプル出荷を進め、用途を開拓していくとしている。

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