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「次世代リチウムイオン電池」、従来比1.7倍の高エネルギー密度

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日本電気(NEC)、田中化学研究所及び積水化学工業は、産業技術総合研究所と共同で、新規鉄マンガン系正極を使った「次世代リチウムイオン電池」を開発した。同リチウムイオン電池は、現在実用化されているマンガンスピネル系正極を使ったリチウムイオン電池の約1.7倍となる、エネルギー密度271Wh/kgを実現した。

今回のリチウムイオン電池技術は、リチウムイオン電池の低コスト化、環境対応自動車のさらなる航続距離延伸、定置用蓄電システムの小型軽量化等に貢献すると期待されている。

今回開発された次世代リチウムイオン電池技術の特長は、以下の通り。

【1】新規鉄マンガン系正極材料を開発、正極の大容量化を実現

三者は共同で、層状岩塩構造を有する「リチウム鉄ニッケルマンガン酸化物」を新たに開発。原料に安価な炭酸リチウムを使用する独自の合成手法を確立し、kgスケールの合成に成功。これにより従来使われているマンガンスピネル正極材料(容量110mAh/g)の約2.2倍となる容量密度247mAh/gを実証した。

【2】鉄マンガン系正極の性能を引き出す負極及び電解液を新たに開発

NECは、開発した新規鉄マンガン系正極の性能を十分に引き出す負極として、導電剤に炭素系材料のカーボンナノホーン等を使用した「酸化シリコン系負極」を新たに開発。「鉄系酸化物正極」に合わせて組成を最適化し、電池の高エネルギー密度化に寄与。また、NECと積水化学工業は共同で、高電圧耐性の高いフッ素化エーテルを含有する電解液を新たに開発。鉄マンガン系正極を使ったリチウムイオン電池を最高4.5Vまで充電し、安定動作を確認した。

【3】8Ah級のラミネート型電池で高エネルギー密度を実証

NECは、開発した鉄マンガン系正極、酸化シリコン系負極、耐高電圧電解液を使って、8Ah級のラミネートセルを試作。これによりエネルギー密度271Wh/kgを実証した。

三者は、今後も同リチウムイオン電池の信頼性、安全性などの課題解決に努め、2020年頃の実用化を目指した研究開発に取り組む。今回の成果は、10月7日より大阪国際会議場で開催される「第54回電池討論会」にて発表する予定。

なお、今回の研究開発は、新エネルギー・産業技術総合開発機構(NEDO)が実施している「リチウムイオン電池応用・実用化先端技術開発事業」の支援を受けて行われた研究の成果。

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