NIMS、リチウム金属電池のサイクル性能を向上：高分子ゲル電解質被膜で負極を保護

物質・材料研究機構 (NIMS) は、リチウム金属負極を用いた二次電池の充放電サイクル性能を大幅に向上する「高分子ゲル電解質」を新たに開発した。

[馬本隆綱，EE Times Japan]

極めて高い力学強度と伸張性を備えたゲル電解質を開発

　物質・材料研究機構 (NIMS) は2023年4月、リチウム金属負極を用いた二次電池の充放電サイクル性能を大幅に向上させることができる「高分子ゲル電解質」を新たに開発したと発表した。

　負極にリチウム金属を用いるリチウム金属電池は、従来のリチウムイオン電池に比べエネルギー密度を高めることができる。半面、充放電サイクルの寿命や安全性に課題があったという。

　NIMSの研究チームは、高濃度のリチウム塩を含む有機溶媒 (電解液) と水素結合性高分子からなるゲル電解質を新たに開発した。このゲル電解質は、極めて高い力学強度と伸張性を備えている。これをリチウム金属負極の人工的な保護被膜として用いた。この結果、リチウム金属電池のサイクル性能が大幅に向上することを確認した。

左は開発した水素結合性ゲル電解質と従来の化学架橋ゲル電解質の引張試験結果、右はモデルセルのサイクル挙動 出所：NIMS

　研究チームは今後、リチウム金属負極の保護被膜として、ゲル電解質の最適化に取り組むと同時に、広範な電解液系への応用や次世代正極との組み合わせを検討していくという。