安全性を向上し、電池を長寿命化する空気電池用イオン伝導ポリマー膜を創出東レ

イオン伝導ポリマー膜

東レは2022年6月1日、空気電池用イオン伝導ポリマー膜の創出に成功したと発表した。リチウム空気電池のセパレータに創出したポリマー膜を適用することで、安全性を向上し、電池を長寿命化でき、電気自動車（EV）や産業用ドローン、UAM（Urban Air Mobility）などの航続距離を拡大する。

二次電池は、携帯型電子機器や定置用蓄電池などの民生用途に加え、EVなどの車載用途で需要が急速に拡大している。正極に空気極、負極に金属リチウムを使用するリチウム空気電池は、従来のリチウムイオン電池と比べ、軽量で理論重量エネルギー密度が10倍以上と最も高く、二次電池の中でも特に注目されている。

しかし、リチウム空気電池は、一般的なセパレータである微多孔フィルムを使用した場合、充放電の繰り返し時に正極と負極に使用されている異なる2種類の電解液が混合し、電池が劣化しやすくなる。充電時には、リチウムデンドライトが析出成長し、セパレータを突き破ることで正極と負極がショートし、安全性が低下する課題もあった。

同社はこれらの課題を解決するため、リチウムイオンがホッピングで移動できる新規ポリマーを設計。これにLi塩を複合化し、無孔で電池作動し、3×10^-5S/cmと高いイオン伝導性を持つ無孔イオン伝導ポリマー膜を創出した。無孔であるため、原理的に、2種の電解液分離性とリチウムデンドライト抑制が達成できる。

イオン伝導ポリマー膜を適用したリチウム金属電池は、充放電サイクルで、微多孔フィルムに比べ10倍以上の安定した電池作動時間を確認している。今後は、次世代二次電池分野への展開に向け、早期の技術確立を目指す。

安全性を向上し、電池を長寿命化する空気電池用イオン伝導ポリマー膜を創出　東レ