産業技術総合研究所(産総研)の研究グループは、イオンを見分けるセパレーターを使用して次世代蓄電池のリチウム硫黄電池を開発したと発表しました。

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今回、開発されたリチウム硫黄電池は、セパレーターに金属有機構造体を複合材料にして利用している点がポイントです。

新開発のセパレーターでは、リチウムイオンを通して、多硫化物イオンは通さない「イオンふるい」効果が確認されました。開発されたリチウム硫黄電池は、1,500回充放電を繰り返しても安定に動作しました。

リチウム硫黄電池は、リチウム空気電池、ナトリウムイオン電池とともに現状のリチウムイオン電池に代わる次世代蓄電池として開発が進められています。

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、正極容量が高く次世代蓄電池として期待されています。

しかし、放電反応の中間で生成するリチウム多硫化物が電解液に溶け出して、充放電サイクルを繰り返すと、溶け出した多硫化物イオンが原因でリチウム硫黄電池の容量が劣化するという問題がありました。

そこで研究グループでは、従来から知られている金属有機構造体の「分子ふるい」機能が、イオンの種類を分別できる「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使用することに成功しました。

新開発のセパレーターは、充放電に必要なリチウムイオンを通す一方で、電解液に溶け出した多硫化物イオンが負極側へ移動することを防ぐため、新型のリチウム硫黄電池で長期間の安定した充放電サイクルを実現できました。

金属有機構造体(MOF:Metal Organic Frameworks)とは、金属と有機物の配位子が多孔質の三次元配位ネットワーク構造を形成する新素材で、センサーや触媒など多方面への応用が期待されています。

今回のリチウム硫黄電池を含む次世代蓄電池が実用化されると、EVやHV・PHVの性能が大幅に向上することが期待できます。

(山内 博・画像:産総研)

産総研がイオンを見分けるセパレーターで次世代蓄電池のリチウム硫黄電池を開発(http://clicccar.com/2016/07/06/382933/)