中国の大学が新型電解液を開発　リチウム金属電池の容量向上と長寿命化を実現

　南京大学の周豪慎教授の研究チームが新型電解液を開発したことが7月8日、同大学への取材で分かった。リチウム金属電池のエネルギー密度を向上させると同時に、充放電サイクル寿命を大幅に延ばすこの成果は、同エネルギー貯蔵技術の実用化を加速させる可能性がある。研究成果は8日、国際的なトップ学術誌「Nature（ネイチャー）」にオンライン掲載された。新華網が伝えた。

　周教授は、「リチウム金属電池はエネルギー密度が高く、次世代の新エネルギー自動車や民生用電子機器の理想的な電源とされている。しかし、従来の電解液は負極との相性が悪く、電池寿命を縮めるだけでなく、電極表面に樹枝状のリチウムデンドライトを形成しやすい。リチウムデンドライトがセパレーターを突き破ると、短絡や発火を引き起こす恐れがある」と説明。

　近年、産業界では「局所高濃度電解液」を採用するというコンセンサスが形成されていた。しかし充電時には、電解液の成分が電極表面で不可逆的に分解され、電解液が徐々に消耗することで、電池性能も次第に低下してしまう。

　論文の筆頭著者である南京大学現代工学・応用科学学院博士課程在学生の楊伍桀氏は取材に、「研究チームは『標的配位反溶媒（アンチソルベント）』を導入した。充電時、この反溶媒は電場の作用によって、正極から放出されたリチウムイオンを積極的に受け取り、リチウムイオンが既存の溶媒和構造を壊すのを防ぐ。また、この反溶媒は電極表面近傍でのみ機能するため、電解液本来の働きを妨げることはない。

周豪慎教授の研究チームが開発に成功した新型リチウム金属パウチ型電池。（画像提供：南京大学）

　研究チームは、この反溶媒を用いて新型電解液を調製し、リチウム金属パウチ型電池で試験を行った。実験では、エネルギー密度450Wh/kgで750回以上の充放電サイクル寿命を達成した。また、エネルギー密度を605Wh/kgまで高めた場合でも、150回の安定した充放電サイクルを維持した。これに対し、現在の電気乗用車用電池のエネルギー密度は約200Wh/kgである。（編集YF）