GSユアサ、次世代リチウム二次電池の放電に成功…従来比3倍のエネルギー密度
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次世代リチウム二次電池は、従来のリチウムイオン電池用電極材料に比べて、8倍の容量をもつ「硫黄-多孔性カーボン複合体」正極材料、および高い容量をもつシリコン系負極材料を備える。
今回の高いエネルギー密度は、硫黄を含む正極 の高容量化技術により実現。硫黄は、低コストであることに加えて、1675mAh g-1の高い理論容量をもつことから、次世代リチウム二次電池の正極材料として期待されている。しかし、硫黄が絶縁体であるために、その電極反応における硫黄の利用率が低い結果、期待される高容量を得ることが困難であるという問題を持つ。
これまで、この問題に対して、多孔性カーボン担体の孔中に硫黄を充填することで、硫黄に良好な電子伝導性を付与する技術が提案されてきたが、その孔径が大きく、不均一なことから、硫黄の分散性が低くなり、硫黄への十分な電子伝導が付与されない結果、正極材料質量あたりの容量は、800mAh g-1以下にとどまっていた。
同社は、ナノオーダーの均一な細孔をもつ多孔性カーボンの孔に硫黄を充填することによって、1000mAh g-1を上回る容量をもつ硫黄-多孔性カーボン複合体の合成に成功した。さらに、反応中間体（多硫化物）が電解液へ溶解・拡散するという問題も解決し、硫黄-多孔性カーボン複合体電極の容量低下を大幅に抑制した。
高いエネルギー密度をもつ次世代リチウム二次電池開発は、電気自動車の走行距離延伸のキーとなる。同社では今後、シリコン系負極の耐久性能を高めたのちに、実用化技術開発を進め、2020年のサンプル出荷を目指す。
《纐纈敏也＠DAYS》
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