ブックタイトル鉱山2019年10月号

概要

鉱山2019年10月号

でき，大型の電池への応用が可能となっている。的な解決が求められていた。本プロジェクトでは新規電解液の開発に取り組み，溶媒和イオン5-3 Li硫黄電池硫黄を正極に使用した電池で，大きな正極を利用することで大きなエネルギー密度を達成することができる。負極もリチウム金属であり，エネルギー密度は大きい。反応機構は液体LiFSI/G4（LiFSI（リチウムビス（フルオロスルホニル）イミド）とG4（テトラグライム）のモル比1:1の溶液）への多硫化リチウムの溶解度を見出した[2]。さらに，電解液に関する検討を実施し，スルホン（SL）にモル比で1:2になS 8＋16Li +＋16e -Li→Li +＋e -→8Li 2 SるようにLiTFSI（リチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド）を加えた電解液にである。硫黄正極の容量密度は1672mAhg -1である。本電池の最大の問題は硫黄正極反応中間体である，多硫化リチウムの電解液への溶出である。微細な炭素の孔に硫黄を閉じ込める方法やポリマー電解質を使用する方法など多くの間接的な手法が提案されてきたが，どの方法も長期のサイクルで問題が生じる可能性があり，本質おいてさらに多硫化リチウム溶解度が低くなることを見出した。また，アズルミン酸を出発原料として合成した多孔性炭素材料に硫黄を閉じ込めることでさらに多硫化リチウムの溶出が減少することを発見した。これらの技術を組み合わせて電池を構成し充放電サイクル試験を行った場合の充電容量，放電容量，充放電のクーロン効率の変化を図6に示す。安定なサイクルが得られており，Li硫黄電池の実現に大きく貢献する技術開発ができた。実際にラミネート型の電池の作製を行い300 Wh kg -1のエネルギー密度を達成することができた。5-4 Li空気電池リチウム空気電池は正極に酸素を使用する電池で，空気中の酸素の還元を利用した電池である。この電池の反応は図4 LLZO固体電解質上に形成された正極層（LiCoO 2とLi 3 BO 3からなる）O 2＋2e -＋2Li +→Li 2 O 2Li→Li +＋e -負極側はリチウム金属負極である。正極では酸Capacity / uA h0 8 16 24 32 40 48 56 644.5Cell Voltage / V4.03.53.02.5Cathode: LiCoO2/Li3BO3 : 0.79 mg (LiCoO2: 0.55 mg)Anode: Li metalElectrolyte: LLZTemperature: 60°CCurrent : 0.1 CCutoff voltage : 2.5‐4.25 V1st2nd3rd4th5th2.00 20 40 60 80 100 120Specific capacity / mA h g‐1図5 LiCoO 2・LLZO・Liセルの充放電曲線図6 [Li(SL) 2 ][TFSA]-2HFEを電解液に用い，正極にLi 2 Sを使用したLi硫黄電池の充放電サイクル特性鉱山第779号2019年10月－5－