カーボンナノチューブを利用し、従来のリチウムイオン電池の15倍に相当する高容量リチウム空気電池を開発

近年、高性能な蓄電池に対するニーズがますます高まっている。

例えば、スマホのように電子機器の小型高機能化、モバイル化が急速に進むと、小型で高容量な電池が必要になってくる。また、電気自動車や住宅の太陽光発電の蓄電池も、小型で高容量なものが求められている。

そういった中、物質・材料研究機構(NIMS)の研究グループは、リチウム空気電池の空気極にカーボンナノチューブ (CNT) を採用することにより、従来のリチウムイオン電池の15倍に相当する極めて高い蓄電容量を確認、実際のセル形状において効果を実証した。

カーボンナノチューブ空気極により超高容量なリチウム空気電池を開発
~リチウムイオン電池の15倍! 電気自動車でガソリン車並みの走行距離実現へ前進~
2017.4.5 物質・材料研究機構、科学技術振興機構(JST)ニュースリリース

現在、スマートフォンやノートパソコン、電気自動車などの蓄電池には、小型で長寿命な特性を生かして、リチウムイオン電池がよく用いられている。しかし、リチウムイオン電池は、エネルギー密度がほぼ限界に達しており、これ以上飛躍的に蓄電容量を伸ばすのは困難になってきている。

そこで、リチウムイオン電池よりもエネルギー密度的に有利なリチウム空気電池が最近とみに注目されている。リチウム空気電池が実現すれば、リチウムイオン電池にくらべて蓄電容量を大幅にアップできるだけでなく、単純な構造からコストダウンが期待できるといわれている。しかしながら、これまでの報告は基礎研究レベルのものが多く、実際のセルで実証した例は見られなかった。

今回、NIMSの研究グループでは、実際にリチウム空気電池のセル形状を作成したうえで、単位面積当たり30mAh/cm2という高い蓄電容量を実現したとのこと。従来のリチウムイオン電池が2mAh/cm2程度とのことから、リチウム空気電池のポテンシャルの高さが実証された。

今後、実用レベルでの高容量なリチウム空気電池の実現に向けて、セル構造の最適化や耐久性の向上、モジュールやシステム全体としての性能アップがのぞまれる。