産総研、金属リチウムを補給することで”再充電”、繰り返し利用できるリチウムイオンバッテリーを研究中: しなやかな技術研究会

2009/03/03

産総研、金属リチウムを補給することで”再充電”、繰り返し利用できるリチウムイオンバッテリーを研究中

　産総研は、有機電解液と水性電解液を組み合わせた「リチウム－空気電池」を開発し、将来金属リチウムを補給することで、リチウム電池として使い続けることができるイオン補給型のリチウムイオン蓄電池の研究を行っているということです。
　今後普及が期待されるリチウム蓄電池、もし補給型が実用化されれば、電気自動車のバッテリーの蓄電池の入れ替えコストや寿命などの問題の解決に寄与する研究となります。さらに、充電せずに溶液でエネルギーを補給できるわけですから、通常のバッテリーを越えるさまざまなエネルギーデバイスともなりそうです。

プレスリリース / 産業技術総合研究所、2009年2月24日
・新しい構造の高性能「リチウム－空気電池」を開発

-----image（”図4　リチウムが循環使用される「金属リチウム燃料電池」のコンセプト”） : 同リリースより

" リサイクルできる金属リチウムを燃料とした新型燃料電池にも期待
ポイント
有機電解液と水性電解液を組み合わせた「リチウム－空気電池」。
大容量化（空気極の基準で50000mAh/g）を達成した。
金属リチウムをカセット等により補給すれば新型のリチウム燃料電池となる。

独立行政法人産業技術総合研究所【理事長吉川弘之】（以下「産総研」という）エネルギー技術研究部門【研究部門長長谷川裕夫】エネルギー界面技術研究グループ周豪慎研究グループ長、独立行政法人日本学術振興会(JSPS)外国人特別研究員王永剛は、新しい構造の大容量リチウム－空気電池を開発した。

　携帯電話やノートパソコンなどにリチウムイオン電池は広く使われているが、電気自動車用にはエネルギー密度が不足している。そのため理論的に大容量化が可能と予測されている「リチウム－空気電池」が次世代の大容量電池として注目されている。しかし今までに報告されているリチウム－空気電池は、正極に固体の反応生成物が蓄積し電解液と空気の接触が遮断され放電が止まるなどの問題があった。

　本研究においては、負極(金属リチウム)側に有機電解液を、正極(空気)側に水性電解液を用い、両者を固体電解質で仕切り、両電解液の混合を防いだ。固体電解質はリチウムイオンのみを通すため、電池反応は支障なく進み、正極における反応生成物は水溶性であり固体物質は生成しない。この電池の連続50000mAh/g（空気極の単位質量あたり）の放電も実験により確認した。

　本技術は自動車用電池として極めて有望である。自動車用のスタンドで、正極の水性電解液を入れ替え、負極側の金属リチウムをカセットなどの方式で補給すれば、自動車は充電の待ち時間なく連続走行できる。使用済みの水性電解液からは電気的に容易に金属リチウムが再生され、リチウムは繰り返し使用される。金属リチウムを燃料とした新型燃料電池といえる。

　本研究成果は、2009年3月31日に京都で開催される電気化学会で発表される。
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コメント続き
　バッテリーを充電するのではなく、バッテリーの”充電済み溶液”を補給すると考えると、リリースにあるように、燃料電池とも考えられます。また、リチウム蓄電池の構造にも革新的なインパクトがあります。
　面白いですねぇ、この研究。実用化までどんな問題が、また時間がかかるのでしょうか？(t_t)