12 9月 2019

【論文紹介】Cycle stability of conversion-type iron fluoride lithium battery cathode at elevated temperatures in polymer electrolyte composites | Nature Materials

出典:https://www.nature.com/

Nature Materials, 2019; DOI: 10.1038/s41563-019-0472-7
・熱安定性に乏しいと考えられてきた金属フッ化物正極が固体電解質と併用することで、熱安定性が向上する。
・金属フッ化物コンバージョン正極は低コスト正極として古くから注目をされてきたが、熱安定性に乏しく、実用化は困難であった。
・今回、金属フッ化物正極と固体高分子電解質を併用することで、高温での性能を改善できることを実証した。
・本報告では、高容量(>450mAh/g)のFeF2/高分子固体電解質ナノ複合体正極用いたセルを50度で300サイクル安定して充放電を繰り返すことを確認した。
・高温での安定性は、柔軟な高分子固体電解質はFeF2の充放電に伴う大きな体積変化を緩和し、FeF2表面に均一なカソード電解質界面層を形成することに起因する。
<元記事>https://www.nature.com/articles/s41563-019-0472-7

少し曲がった見方をしてしまうと、高温でないと綺麗なデータが取れないとも読み取れてしまう。
電池は用途にもよるが、充電と放電の電圧の差は、いくら電池容量が大きくても実用化を考えたときに大きな問題になる。このような材料を使用すると過電圧が大きくなる。その根本的な原理解明や解決策を考える研究の方が重要だと思う。

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04 7月 2019

【ニュース】A123、固体ポリマー電池セルを22~23年に生産開始 自動車メーカー向け | 日経 xTECH(クロステック)

・「一般に考えられているよりも早い時期に固体電解質は実用化される」――。
・電池メーカーの米A123システムズのセル製品開発担当バイスプレジデントのBrian Sisk氏は、「AABC 2019」でこう公言した。
・同社は既に、提携先の米イオニック・マテリアルズのポリマー電解質と、NMC811正極、グラファイト負極を組み合わせた容量16Ahおよび10Ahの固体ポリマー電池セルを試作済み。
・同社はこれらを基に、2019年第4四半期には容量50~60Ahの固体ポリマー電池セルを作製する計画とする。
・さらに、2020年第1四半期には同セルのAサンプルを、2021年の早い段階には同セルのBサンプルを自動車メーカー向けに提供開始、2022~2023年には同セルの生産を開始する計画。
<元記事>https://tech.nikkeibp.co.jp/atcl/nxt/event/18/00068/00006/

フランスですでにカーシェアリング用で実用化されていたと思うが、事故が多すぎたのであれはなかったことになってしまったのであろうか。
最近、ベンチャーの技術を使って大手企業が実用化するものが増えている。

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22 5月 2019

【ニュース】超薄膜, 軽量, しなやかな高分子全固体電池: フリーリチウムイオンにより高伝導化|新潟日報モア

・首都大学東京大学院 都市環境科学研究科 環境応用化学域の川上浩良(かわかみ ひろよし)教授らの研究グループは、分極あるいは極性を持つ高分子(PVDF, PANなど) にリチウム塩を添加して合成したナノファイバーマット上に、高分子マトリックスで充填したナノファイバー含有複合電解質膜を作製することで、塩添加ナノファイバーの効果により膜内にフリーリチウムイオンが生成され、リチウムイオン伝導性とその輸率が著しく向上することを見出しました。
・この電解質膜を用いれば、現在、有機全固体電池では開発が困難とされている、室温で十分に作動する全固体二次電池を開発することができる。
・本研究成果の一部は、2019年5月29日~31日に大阪府立国際会議場で行われる第68回高分子学会年次大会で発表する。
<元記事>https://www.niigata-nippo.co.jp/sp/release/detail.php?id=201905216612
<もう少し詳細>https://engineer.fabcross.jp/archeive/190522_tmu.html

室温動作すると何が嬉しいかは置いておいて、最近このような電解質成分を複合化する研究をよく目にする。固体電池がブームになると必ずその少し後にブームになる傾向がある。
異種材料界面で特異なイオン伝導を示すことが予測されている。過去のブームではそれを確認する分析手法が乏しかった。近年は分析手法が飛躍的に確信している。ブームで終わらせないためにもメカニズムの追求に取り組んでもらいたい。

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11 7月 2018

【ニュース】ヒュンダイ 全固体電池のスタートアップIonic Materialsに投資

・ヒュンダイ自動車の関連会社のHyundai CRADLEは全固体電池のスタートアップIonic Materialsに投資した。
・Ionic Materialsは室温で動作する(室温で1.3mS/cmの伝導度、リチウムイオン輸率0.7)ポリマー電解質を用いた全固体電池を開発している。
・Ionic Materialsへは、日立化成や日産、ルノー、三菱自動車のベンチャーキャピタルファンドが投資している。
<元記事>http://www.greencarcongress.com/2018/07/20180710-hyundaiionic.html

04 7月 2018

【論文紹介(オープンアクセス)】A Superionic Conductive, Electrochemically Stable Dual-Salt Polymer Electrolyte

出典:https://www.sciencedirect.com/

Joule, 2018; DOI: 10.1016/j.joule.2018.06.008
・30℃における伝導度が10-3S/cmを達成するポリマー電解質についての報告。
・架橋PEGDA /リチウム塩/可塑剤の三元状態図を使用して、ポリマー電解質複合体の設計を行った。
・二種類の塩LiTFSIとLiBOBを用いることで、 30℃で1.0mS / cmを超えるイオン伝導度を達成する自立性、可撓性のある固体電解質膜を得た。
・LiBOBはアルミニウム集電体の腐食を抑制し、LiTFSIはLi金属との反応を抑制し、それらの相乗効果で0V~4.5V(vs. Li/Li+)の範囲で安定した電位窓を達成。
・この固体ポリマー電解質とLFP正極をを用いたリチウム金属電池を作製した。
・結果、370サイクル後にも86%の容量を維持することを実証した。
<元記事>https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435118302447

29 4月 2018

【論文紹介】Mg2B2O5 Nanowire Enabled Multifunctional Solid-State Electrolytes with High Ionic Conductivity, Excellent Mechanical Properties, and Flame-Retardant Performance

出典:https://pubs.acs.org/

Nano Lett., Article ASAP;DOI: 10.1021/acs.nanolett.8b00659
・PEOベースの高分子固体電解質のイオン伝導度向上手法について。
・PEOベースの固体電解質にMg2B2O5ナノワイヤを混合した。
・これにより、イオン伝導度が向上し、電気化学的窓が拡大する。さらに固体電解質の機械特性、難燃性も向上。
・Mg2B2O5とPEO-LiTFSIとの間の界面におけるLi移動経路の増加によりイオン伝導度が向上することが明らかになった。
<元記事>https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.8b00659

25 2月 2018

【ニュース】日立化成、全固体電池開発に向け米Ionic Materials社へ出資(レスポンス) – 【自動車業界ニュース】 – carview! – 自動車

・日立化成は2月22日、全固体電池向け固体電解質の開発・製造技術を持つ米Ionic Materials社へ出資、両社による研究開発を推進すると発表。
・Ionic Materials社は、樹脂系の固体電解質の開発・製造技術を持つ会社。
・これまで樹脂系の固体電解質は、無機系と比べてイオン伝導度が低いという課題があったが、同社の固体電解質は従来のリチウムイオン電池の電解液と同等のイオン伝導度を持っており、こうした技術優位性を持つ同社との研究開発を推進するために、日立化成は出資を決定した。
・ルノー・日産自動車・三菱自動車のベンチャーキャピタルファンド「アライアンス・ベンチャーズ(Alliance Ventures)」もIonic Materialsへの投資を発表している。
<元記事>https://carview.yahoo.co.jp/news/market/20180223-10288971-carview/

11 1月 2018

【ニュース】ルノー、日産自動車、三菱自動車:ベンチャーキャピタルファンドを設立、全固体電池素材の開発会社にまず投資

・ルノー・日産自動車・三菱自動車は9日、オープンイノベーションを支援する企業ベンチャーキャピタルファンド「アライアンス・ベンチャーズ(Alliance Ventures)」を設立し、今後5年間で最大10億ドルを投資すると発表した。
・Alliance Venturesは初年度、クルマの電動化、自動運転システム、コネクティビティ、人工知能などの新たなモビリティに焦点を当てている新興企業や、技術起業家が参加するオープンイノベーションのパートナーシップを対象に最大2億ドルを投資する予定。
・高分子固体電解質の研究を進めるionic Materials社に投資する。
<元記事>https://motor-fan.jp/tech/10002327

24 11月 2017

【論文紹介】A Strategy to Make High Voltage LiCoO2 Compatible with Polyethylene Oxide Electrolyte in All-Solid-State Lithium Ion Batteries

J. Electrochem. Soc. 2017 volume 164, issue 14, A3454-A3461;doi: 10.1149/2.0221714jes
・PEO系高分子固体電解質の高充電圧LCOと組み合わせた際の安定性改善方法について。
・従来のLCO/ポリ(エチレンオキシド)(PEO) – リチウムジフルオロ(オキサラト)ボレート(LiDFOB)/ Li電池において、2.5V~4.5Vの範囲で動作させることでLCO界面での分解反応が連続的に起こる。
・本報告では、高イオン伝導性および電気化学的耐酸化性のポリ(エチルシアノアクリレート)(PECA)の薄層をin-situ重合法によりLCOの表面に形成した。
・PECAコーティング層は、PEO電解質中のLiDFOB塩の連続的な分解を抑制することを確認した。
・その結果、PECA被覆LiCoO2 / PEO-LiDFOB / Li電池は、界面抵抗が減少し、サイクル安定性が向上する。
<元記事>http://jes.ecsdl.org/content/164/14/A3454.abstract

07 10月 2017

【論文紹介】Correlation between Solvation Structure and Ion-Conductive Behavior of Concentrated Poly(ethylene carbonate)-Based Electrolytes

出典:http://pubs.acs.org/

J. Phys. Chem. C, 2016, 120 (23), pp 12385–12391 ; DOI: 10.1021/acs.jpcc.6b03277
・東京農工大のプレスリリース”二酸化炭素を原料とするイオン伝導性高分子材料 ~安全な固体リチウム二次電池開発に貢献~”の元論文。
・PEO系高分子固体電解質と比較して、イオン伝導度、耐酸化性が高く、アルミニウムの腐食も抑制するポリエチレンカーボネート(PEC)/リチウムビス(フルオロスルホニル)イミド(LiFSI)高分子固体電解質について。
・LiイオンがC = O基に緩く配位することで、塩解離速度が高まり、高いイオン伝導度を発現する。
・LiFSI濃度を高めることによって、緩い配位構造の凝集イオンの存在が、高濃度電解液でも報告されているような耐酸化性、アルミ集電体の腐食抑制の効果をもたらす。
<元記事>http://pubs.acs.org/doi/abs/10.1021/acs.jpcc.6b03277