次世代電池用イオン伝導ポリマー膜、東レが開発：イオン伝導度はこれまでの10倍

東レは、イオン伝導度をこれまでの10倍に高めた次世代電池用イオン伝導ポリマー膜を開発した。金属リチウムを負極に用いた全固体電池や空気電池などの実用化に弾みをつける。

[馬本隆綱，EE Times Japan]

金属リチウムを負極に用いた全固体電池や空気電池の実用化を加速

　東レは2024年3月、イオン伝導度をこれまでの10倍に高めた次世代電池用イオン伝導ポリマー膜を開発したと発表した。金属リチウムを負極に用いた全固体電池や空気電池などの実用化に弾みをつける。

　電気自動車（EV）や産業用ドローン、UAM（Urban Air Mobility）などの航続距離を延ばすため、リチウムイオン二次電池では高エネルギー密度化が求められている。こうした中で、高い理論容量を持つ金属リチウムを負極に用いた次世代電池の開発が進められている。ただ、金属リチウムを負極に用いるには安全性などに課題があり、まだ実用化に至っていないという。

　東レは、アラミドポリマーの分子設計技術を駆使し、「ホッピング伝導」によりイオン伝導性を有するポリマー膜を開発してきた。今回、ホッピングサイト構造を改良し、サイト数を増強したポリマーを新たに設計した。これにより、ホッピング伝導型ポリマー膜としては最高レベルとなる10^-4S/cm台のイオン伝導度を実現した。

左図は従来微多孔膜と開発品の位置づけ、右図はホッピング伝導のイメージ［クリックで拡大］ 出所：東レ

　開発したポリマー膜を金属リチウム表面の保護膜として用いれば、安全性など従来の課題を解決し、電池の寿命を向上させることができるという。また、リチウム空気電池のセパレーターとしてポリマー膜を用いることで、100回の充放電サイクル作動を確認した。空気電池の作動検証については、三重大学大学院工学研究科の今西誠之教授と共同で行った。