10 5月 2019

【論文紹介】Aqueous Li-ion battery enabled by halogen conversion–intercalation chemistry in graphite | Nature

出典https://www.nature.com/

Nature, 2019. DOI: 10.1038/s41586-019-1175-6
・460 Wh / kgのフルセルエネルギー密度で4V級の水系リチウムイオン電池を実証。
・正極にグラファイトとLiBr/LiClの複合電極を用いて、高濃度水系電解液「water-in-salt」、負極にもグラファイトを組み合わせた。
・正極反応では、臭化物イオンと塩化物イオンが酸化されてグラファイトにインターカレートされる。
・この反応は正極のエネルギー密度を970 Wh / kgに高められる。
・非常の高いエネルギー密度を水系電解液で達成したが、サイクル寿命、使用温度範囲には課題がある。
<元記事>https://www.nature.com/articles/s41586-019-1175-6

日本やアメリカなどではフッ素イオンに注目していた。活物質との相互作用が強く充放電させるのに様々な工夫をしていた。一方、この論文はイオン自体を変えることでこのような成果に至った。
製品になるかどうかは置いておいて、固定概念に縛られることがない発想が中国で増えてきたように感じる。新しい電気化学デバイスが生まれるかもしれない。

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02 2月 2018

【論文紹介】Jabuticaba-Inspired Hybrid Carbon Filler/Polymer Electrode for Use in Highly Stretchable Aqueous Li-Ion Batteries

出典:https://www.sciencedaily.com/

Advanced Energy Materials, DOI: 10.1002/aenm.201702478
・高効率で伸縮性の高い水系リチウムオン電池について。
・カーボンナノチューブとカーボンブラックを含むJabuticaba状の導電性高分子複合体集電体を開発。
・このハイブリッド炭素/ポリマー(HCP)複合材料は、約200%の高ひずみの下でも、その導電性を効果的に保持する
・HCPが伸張時に充填材相互接続により効率的な電気経路を生成することで、このような公費済みにおいても導電性を保持する。
・このHCP複合材料を伸縮可能な集電体として用いた水系リチウムイオン電池(ARLB)は、500サイクル後にも93%の容量維持率を示す。
<元記事>http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201702478/abstract

11 1月 2018

【論文紹介】A High-Voltage Aqueous Electrolyte for Sodium-Ion Batteries

出典:http://pubs.acs.org/

ACS Energy Lett., 2017, 2 (9), pp 2005–2006 DOI: 10.1021/acsenergylett.7b00623
・LiBで報告されているような、sodium bis(fluorosulfonyl)imide) (NaFSI)の高濃度水溶液を用いることで、2.6Vの電位窓を有するナトリウムイオン電池用水系電解液を開発。
<元記事>http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsenergylett.7b00623

12 11月 2017

【論文紹介】Flexible Aqueous Li-Ion Battery with High Energy and Power Densities

出典:https://techxplore.com/

Advanced Materials (2017). DOI: 10.1002/adma.201701972
・ “water-in-salt”ゲル電解質を利用した、安全でフレキシブルな水系リチウムイオン電池について。
・正極、負極ともに材料はLiVPO4Fを用いた対称セル。
・高速なLiイオン輸送を可能にするLi2CO3-LiFからなる疎水性のSEIを形成し、電極表面での水の電気分解を抑制する。
・そのため、水系電解液において2.4Vの電圧、141Wh/kgのエネルギー密度, 600W/kgの出力密度、4000サイクル以上の寿命を達成する。
・曲げや切断によっても高い安全性を示すだけでなく、動作し続ける。
<元記事>http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/adma.201701972/abstract
<電池をハサミで切るなどしても動作し続ける動画>https://techxplore.com/news/2017-11-scientists-safer-durable-lithium-ion-battery.html

24 3月 2017

【論文紹介(オープンアクセス)】An aqueous electrolyte of the widest potential window and its superior capability for capacitors : Scientific Reports

出典:http://www.nature.com/

Scientific Reports 7, Article number: 45048 (2017), doi:10.1038/srep45048
・クオルテックの、電位窓3.2Vの水溶液系電解液の発表の元論文。
・過塩素酸ナトリウムの溶解度が大きいことに着目し、飽和過塩素酸ナトリウム水溶液(SSPAS)を使い、CV測定を行ったとkロ、電位窓が約3.2Vと高い分解電位を確認した。
・キャパシタとして応用すると、ガスを発生させることなく、3.2Vの動作電圧で10,000回繰り返して5%の偏差内で安定であることを示した。
<元記事>http://www.nature.com/articles/srep45048

22 12月 2016

【インタビュー】有機溶媒電解液にかわる水系のリチウムイオン伝導性液体発見 - 安価、安全、高性能なリチウムイオン電池実用化に道 | ネイチャー・ジャパン

出展:http://www.huffingtonpost.jp/

・”水”をベースとした新たなリチウムイオン伝導性液体「常温溶融水和物(ハイドレートメルト;hydrate melt)」を発表した東京大学山田淳夫教授、山田裕貴助教へのインタビュー記事。
<元記事>http://www.huffingtonpost.jp/nature-publishing-group/organic-solvent-electrolyte_b_13718902.html

18 11月 2016

【論文紹介】Stabilizing high voltage LiCoO2 cathode in aqueous electrolyte with interphase-forming additive

出展:http://pubs.rsc.org/

Energy Environ. Sci., 2016, Advance Article, DOI: 10.1039/C6EE02604D
・水系リチウムイオン電池の高電圧化に関する報告。
・トリス(トリメチルシリル)ボレート(TMSB)が、水系電解液中で酸化され、カソード電解質中間層(CEI)を形成することを確認。
・このCEIを形成することで、電解液(水)の酸化分解やLCOのコバルト溶出を抑制できることを確認。
・結果、正極にLCO,負極にMo6S8を用いた水系リチウムイオンフルセルは、2.5Vの電圧で170mAh/gの容量を示した。
・このフルセルは1000サイクル後も129Wh/kgの高エネルギー密度を維持する。
<元記事>http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2016/ee/c6ee02604d#!divAbstract

28 8月 2016

【論文紹介】Hydrate-melt electrolytes for high-energy-density aqueous batteries : Nature Energy

出展:http://www.nature.com/

Nature Energy 1, Article number: 16129 (2016), doi:10.1038/nenergy.2016.129
・プレスリリース ”東大など、新たなリチウムイオン伝導性液体を発見” の元論文。
・水と特定のリチウム塩2種(LiTFSI,LiBETI)を一定の割合で混合することで、一般的には固体となるリチウム塩二水和物が常温で安定な液体、つまりハイドレートメルトとして存在することを見出した。
・発見したハイドレートメルトは、水を使っているにも関わらず、3V以上の高い電圧をかけても分解しない。
・3.1V級(LiNi0.5Mn1.5O4正極-Li4Ti5O12負極)及び2.4V級(LiCoO2正極-Li4Ti5O12負極)のリチウムイオン電池の可逆動作を確認した。
・また、6分以下での超高速な充電・放電が可能であることも見出している。
<元記事>http://www.nature.com/articles/nenergy2016129

24 1月 2016

【技術資料】NEDO 海外技術情報 平成28年1月22日号 発刊

エネルギー関連抜粋
◯メリーランド大学と陸軍研究所がより優れた安全な蓄電池のソリューションを発見
・メリーランド大学と米国陸軍研究所(US Army Research Laboratory: ARL)が、革新的な水性のリチウ ムイオン蓄電池を開発。出力、効率、寿命において現行のリチウムイオン蓄電池に匹敵し、発火や毒性 の化学物質による環境負担もない。
・水性電解質の電位窓を1.5Vから3.0Vに向上させて、2.3Vの水性リチウムイオン蓄電池を実証。出力 とエネルギー密度において、水性の同蓄電池が非水性のものと初めて競合。
・厳選した超高濃度リチウム塩を含む水性電解質を利用して、SEI(Solid Electrolyte Interphase)と呼ば れる保護薄膜の負極での形成に初めて成功。これによりサイクルの安定性と高電圧を同時に実現化。
・ 今後さらに研究を進め、この技術の実用性を確認する。
<掲載論文>http://science.sciencemag.org/content/350/6263/938.abstract?sid=69deb06a-677e-46a1-9488-b315a8793b5a

<元記事>http://www.nedo.go.jp/content/100771283.pdf