イオンを見分けるセパレーター

イオンを見分けるセパレーター

－金属有機構造体をリチウム硫黄電池

  セパレーターとして利用－

2016/06/28　産業技術総合研究所

詳細は、リンクを参照して下さい。

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ポイント

・リチウム硫黄電池のセパレーター

　として、金属有機構造体を複合材料

　にして利用

・リチウムイオンは通すが、

　多硫化物イオンは通さない

　「イオンふるい」効果を確認

・1,500回繰り返した充放電において

　安定に動作した

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　国立研究開発法人 産業技術総合研究所

（以下「産総研」という）

省エネルギー研究部門 周 豪慎 首席研究員

（兼）南京大学 講座教授

（兼）国立大学法人 筑波大学 連携大学院

教授は、国立大学法人 筑波大学 大学院

システム情報工学研究科 構造エネルギー

工学専攻 博士課程 柏 松延らと共同で、

金属有機構造体を電池のセパレーターに

用いて、安定な充放電サイクル特性を持つ

リチウム硫黄電池を開発した。

　リチウムイオン電池の正極に

硫黄を用いるリチウム硫黄電池は、

高い正極容量（理論値では1,675 mAh/g）

を示すため、次世代蓄電池として

期待されている。

　しかし、放電反応の中間生成物である

リチウム多硫化物は、電解液に容易に

溶出する。

　充放電サイクルが進むにつれ、

溶出した多硫化物イオンは正極と負極の間

での酸化還元反応を引き起こし、

その繰り返しにより、リチウム硫黄電池の

容量が劣化するといった問題があった。

　金属有機構造体は従来から気体分子の

吸着や分離に多く使われており、

その機能は「分子ふるい」とも呼ばれて

いる。

　今回、この「分子ふるい」は

イオン種が分別できる「イオンふるい」

としても機能すると考え、金属有機構造体

をリチウム硫黄電池のセパレーターとして

用いた。

　このセパレーターが溶出した

多硫化物イオンの負極側への移動を防ぐ

ため、新型のリチウム硫黄電池では、

長時間にわたり安定な充放電サイクルが

実現した。

　電流密度1Cでの1,500回の

サイクル試験後も900 mAh/gという

高い充電容量を維持している。

　この成果の詳細は、6月27日（英国時間）

に英国の学術誌Nature Energyの

オンライン版に掲載される。

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　良さそうですね。

＞今後は、複合金属有機構造体膜を

＞セパレーターとして利用して、

＞実用に向け優れた性能のリチウム硫黄電池

＞の開発を目指す。

　製品化出来る段階まで進むと良い

ですね。実用化にはコストが最も大きな

壁になります。

今回のものは、どうでしょう？

　産総研は次世代「リチウムイオン電池」

として、今回の研究を含めて、

リチウム－空気電池とか、

ナトリウムイオン電池の研究も実施して

いるようですね。

　つい最近

「燃えにくい電解液を用いた

　高性能4.6 Vリチウムイオン電池」

2016年7月 3日

というものも発表されましたし、

高性能電池の実現に期待が持てそう

です。