• 2013/10/01 掲載

次世代リチウムイオン電池を開発、NEC・田中化学・積水化学・産総研

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NEC、田中化学研究所、積水化学工業、独立行政法人産業技術総合研究所は共同で、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と発表した。今回開発した次世代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。本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などにつながるという。
 今回、開発された次世代リチウムイオン電池技術のポイントは大きく3つある。

 1つめは、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したこと。NEC、田中化学研究所、産業技術総合研究所は共同で、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した。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。本正極材料で、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つめは、鉄マンガン系正極の性能を引き出す負極および電解液を新たに開発したこと。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などを使用した酸化シリコン系負極を新たに開発した。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するという。さらに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つめは、8Ah級のラミネート型電池で高エネルギー密度を実証したこと。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した。現在実用化されている、マンガンスピネル系正極を使用し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を実証している。

 本研究開発成果は、独立行政法人新エネルギー・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となる。

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