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産総研 リチウムイオン電池の高容量化と低コスト化につながる負極材料を開発

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産業技術総合研究所は、チタニア(酸化チタン)製造で国内最大手の石原産業と共同で、リチウムイオン電池用として新しく高容量チタン酸化物負極材料を開発した。これにより、電気自動車やハイブリッド車などのエコカー用リチウムイオン電池の高容量化と長寿命化、低コスト化が期待されるという。

車載用などのリチウムイオン電池には、入出力特性や、電池から取り出せる電力量(エネルギー密度)の向上だけでなく、安全性の確保と長寿命化が求められている。その対応として、負極に酸化物系材料を使用することが検討されているが、現在の材料であるチタン酸リチウムでは、電池のエネルギー密度が低いという課題があった。

本材料は、チタン酸リチウムと同程度の電圧(リチウム基準で約1.55V)を有する。材料の重量あたりの充放電容量は、チタン酸リチウムの175mAh/gを超える225mAh/g程度で、現行材料に対して30%程度の高容量化が可能だという。構成元素としてリチウムを含まないため、コスト的にもメリットがある。

このチタン酸化物は、骨格構造の特徴を維持したまま化学組成を変化させる、低温合成プロセスのひとつであるソフト化学合成法によって合成した。含有する水素が水素結合によって骨格構造を形成していることから、充放電時にリチウムの挿入・脱離反応に影響されない安定した構造となっている。

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