東芝、電解液に可燃物を含まない水系リチウムイオン二次電池を開発

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東芝は2020年11月19日、マイナス30℃でも運用できる水系リチウムイオン二次電池(水系電池)を開発したと発表した。再生可能エネルギーの安定供給に必須となる安全で大容量な定置用蓄電池の開発につながるという。

再生可能エネルギーを利用した発電システムは、世界中で導入が進んでいる。しかし、化石燃料と比較して時間帯や気候条件による出力変動が大きく、定置型大型蓄電池との併用によって出力変動を調整し、安定的に電力を供給する必要がある。蓄電池はリチウムイオン二次電池(LIB)の活用が期待されているが、通常、電解液に可燃性有機溶媒を使用しているため、安全性の向上が課題となっている。

そこで東芝は、不燃性水溶液を電解液に採用した水系電池を開発した。開発した水系電池は、可燃物を含まず消防法の危険物に該当しないため、設置する際の安全対策を従来よりも大幅に簡略化できる。設置場所の制限も緩和され、自由度が広がるため、住居近くやオフィスビル内にも設置でき、大型蓄電池の普及に貢献する。

これまでの水系電池は、長期間運用すると水溶液の電気分解反応が進行するため、充放電反応が進まないという課題があった。そこで、開発した水系電池では、リチウム塩の濃度が高い高濃度電解液と固体電解質セパレーターを組み合わせた独自の電池構造により、水素イオン(水)の正極側から負極側への移動を防ぐことで、水溶液の電気分解を抑制。充放電が約2000回以上と、これまでの技術の10倍を達成した。

電圧は、水系電池としては高い2.4V。低温でも凍らない水溶液を使用したため、マイナス30℃でも充放電できる。電解液に水を使用したことにより、安全性を向上し、製造設備の簡略化による低コスト化も期待できる。東芝は今後、開発した水系電池のさらなる研究開発を進め、早期のサンプル提案を目指すという。

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