本学、国立研究開発法人産業技術総合研究所と国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構（NEDO）が共同で推進している革新型蓄電池先端科学基礎研究事業（RISINGプロジェクト：PL 小久見善八 名誉教授）は、リチウムイオン電池の限界を凌ぐ高いエネルギー密度を有する蓄電池を目指して電解質や電極の研究開発を推進し、従来不活性とされた電池系において充放電を確認し、500Wh/kgを見通す革新型蓄電池の基礎技術の構築に大きく前進しました。
研究者からのコメント
小久見名誉教授
今回の研究では、従来は使用が困難であると考えられてきた系を、溶解度制御という新規コンセプトに基づいて再検討し、LIBを遥かに凌ぐエネルギー密度500Wh/kgを見通す高エネルギー密度の革新型蓄電池の構築が可能であることを示しました。今後、本研究開発成果を活かした電池系が、長期サイクル特性や出力特性・安全性といった蓄電池に求められる諸特性をクリアすることにより、電気自動車などの電源として搭載され、エネルギー・環境問題の解決に貢献することが期待されます。
概要
プラグインハイブリッド自動車（PHV）や電気自動車（EV）における走行距離を伸ばすため、従来のリチウムイオン電池（LIB）を遥かに凌ぐエネルギー密度を有する革新型蓄電池の実現が待たれています。
LIBではイオンを収納する入れ物（ホスト材料）の間でリチウムイオンをやり取りする（インサーション型蓄電池とする）ことで充放電を行うために、繰り返し充放電特性（サイクル特性）に優れるという利点がある一方で、ホスト材料の重量や体積が嵩むために、達成可能なエネルギー密度に限界があります。この入れ物を廃して、金属そのものを電極として利用するリザーバ型蓄電池にすればエネルギー密度は大幅に向上しますが、サイクル特性に大きな問題を抱えることになります。特に、電極反応生成物が電解液に全く溶解せずに活性を示さない場合や、電解液に過剰溶解して散逸する場合は、サイクル特性が期待できず二次電池としては使用が困難でした。
そこで、本プロジェクトでは、インサーション型から脱却し、エネルギー密度の期待できる、金属そのものの溶解析出反応を活用するリザーバ型蓄電池に取り組みました。これに向けて、電解液に反応種が適度に溶解できる環境づくりに着目し、溶解性の高い電極材料の固定化や、電極-電解質界面のナノレベルでの制御により、従来は不活性とされてきた材料の活性化および繰り返し充放電特性の向上に成功しました。今回の成果は、CO2排出量の少ない電気自動車を始めとする高性能な電源として実用化されることにより、エネルギー・環境問題の解決に貢献することが期待されます。
革新型蓄電池（リザーバ型）の概念図
詳しい研究内容について
- 朝日新聞（3月29日 37面）に掲載されました。
