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2016年7月 5日 (火)

イオンを見分けるセパレーター

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
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。

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