26 1月

【ニュース】フォルクスワーゲン 電池材料コーティング技術を研究するForge Nanoに1000万ドルを投資- Green Car Congress

・フォルクスワーゲングループは、Forge Nanoに1000万ドルを投資した。
・Forge Nanoは電池材料を atomic layer deposition (ALD)コーティングして新たなコアシェル材料を開発する技術を有している。
・Forge NanoのALDコーティングを施した正極、負極は電池寿命が最大200%向上する。
・また、正極のガス発生を60%減少させる。
・Forge Nano独自の固体電解質コーティングを使用することで、レート性能も向上する。
<元記事>https://www.greencarcongress.com/2019/01/20190123-vwforgenano.html

比較対象が明確に提示されていないので、効果の度合いについては評価しにくい。しかし、自動車用途を目的とした場合、このような技術によって電池の耐久性能をあげていく取り組みは注目されていく可能性は高い。
コート材料は無機物以外にも選択肢があるであろう。

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15 1月

【ニュース】EV電池、冷却器不要 東芝、装置2割小型に :日本経済新聞

・東芝は高温に耐えられる電気自動車(EV)向けのリチウムイオン電池を開発した。電池の劣化を防ぐ冷却器が不要になる。EVに搭載する電池関連の装置が2割ほど小さくなり、コストが抑えられる。2年以内の実用化を目指す。
・バインダーに熱で膨張しにくいポリアクリロニトリル(PAN)を用いた。80度で動作させて性能を詳しく調べたところ、1600回で約9割の容量を維持できた。従来の電池は900回ほどで約8割に下がっていた。
<元記事>https://www.nikkei.com/article/DGKKZO3992544011012019TJM000/

今回の高温特性は放電だけであろうか、それとも充電も含めてであろうか?充電も含めてであれば、世の中で注目されている急速充電にも効果がある可能性がある。

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01 7月

【論文紹介】High-energy lithium-ion battery using substituted LiCoPO4

出典:https://www.sciencedirect.com/

Journal of Power Sources Volume 388, 1 June 2018, Pages 52-56
・ハイドロ・ケベックと米国陸軍研究所(ARL)は、LiB正極材としてのオリビンLiCoPO4にCr、FeおよびSiを置換することで、容量劣化を抑制することを見出した。
・元素置換した Li-Co0.82Fe0.0976Cr0.0488Si0.00976PO4は4.8Vの電位(vs. Li/Li+)で167mAh/gの容量(800Wh/kg)であった。
・さらに、均質なカーボンコートを施すことで、100サイクル後の容量劣化をほぼ完全に排除した(ハーフセル)。
<元記事>https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775318303288?via=ihub

16 2月

【論文紹介】From Surface ZrO2 Coating to Bulk Zr Doping by High Temperature Annealing of Nickel-Rich Lithiated Oxides and Their Enhanced Electrochemical Performance in Lithium Ion Batteries

Advanced Energy Materials, Volume 8, Issue 4, February 5, 2018 , 1701682; DOI: 10.1002/aenm.201701682
・Ni rich正極(NMC811)の表面改質によるサイクル特性向上、インピーダンス低減の報告。
・LiNi0.8Co0.1Mg0.12(NMC811)表面にZrO2でコーティングした。
・酸素下で800℃以上の温度でアニーリング後もZrO2が残存していることを確認。
・活物質表面へのZrのドーピングとZrO2コーティングが組み合わせれ、相乗効果によって寿命が改善する。
<元記事>http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.201701682/full

02 2月

【論文紹介】Genuine Unilamellar Metal Oxide Nanosheets Confined in a Superlattice-like Structure for Superior Energy Storage

ACS Nano, Article ASAP;DOI: 10.1021/acsnano.7b08522
・物材機構のプレスリリース”電池容量2倍、充放電5000回に耐える負極材 物材機構が開発 ”の元論文。
・酸化マンガンと炭素材料の「グラフェン」のナノシートを交互に積層した電池負極材料を開発した。
・リチウムイオン貯蔵として1325mAh/g,ナトリウムイオン貯蔵では795mAh/gの容量であり、充放電を5000回繰り返しても容量低下はわずかだった。
・高容量だが壊れやすい酸化マンガンをグラフェンで挟んだことで、充放電に伴う酸化還元反応を繰り返しても、構造が壊れにくかったと考えられる。
<元記事>http://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsnano.7b08522
<日刊工業新聞>https://www.nikkan.co.jp/articles/view/00459932

10 1月

【論文紹介】[4,4′-bi(1,3,2-dioxathiolane)] 2,2′-dioxide: A novel cathode additive for high-voltage performance in lithium ion batteries

出典:http://www.sciencedirect.com/

Journal of Power Sources Volume 378, 28 February 2018, Pages 112–118
・高電圧で使用するNMC正極用の電解液添加剤について。
・新規添加剤として亜硫酸塩系化合物[4,4′-bi(1,3,2-dioxathiolane)] 2,2′-dioxid(BDTD)を用いた。
・BDTDは電解液の酸化分解前に、正極表面に安定な被膜を形成し、電池使用時の電解液の分解を抑制する。
・これにより、長寿命化を達成するだけでなく、電解液の分解による抵抗上昇を抑制するするため、レート特性も向上する。
<元記事>http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775317316282

28 12月

【論文紹介(オープンアクセス)】Ultrafast all-climate aluminum-graphene battery with quarter-million cycle life

出典:http://advances.sciencemag.org/

Science Advances 15 Dec 2017:Vol. 3, no. 12, eaao7233 DOI: 10.1126/sciadv.aao7233
・浙江大学の研究者が、急速充電可能なアルミグラフェン二次電池を開発した。
・正極にアルミニウム金属、負極にグラフェンフィルムを用いたこの電池は、数秒で完全充電でき、さらに、数十万サイクルの設計寿命を有する。
・250,000回の充電後に、その容量の90%以上を維持し、400A/gの電流密度で129mAh/gの容量が得られる。
<元記事>http://advances.sciencemag.org/content/3/12/eaao7233

07 12月

【論文紹介】A Simple Prelithiation Strategy To Build a High-Rate and Long-Life Lithium-Ion Battery with Improved Low-Temperature Performance

Angewandte Chemie International Edition (2017). DOI: 10.1002/anie.201710555
・低温における入力特性が改善された、高速で長寿命のリチウムイオン電池について。
・リチウムリッチバナジウムリン酸Li3V2(PO4)3正極とハードカーボン負極を組み合わせた。
・Li3V2(PO4)3は初回効率が低いが、その戻ってこないリチウムイオンは結果的にハードカーボンをプレドープすることになる。
・ハードカーボンはグラファイトに比べて充放電による体積変化が小さく長寿命であり、リチウムイオンの受け入れ性にも優れている。
・結果として、最大エネルギー密度208.3Wh/kg、最大出力密度8291W/kg、および2000サイクルの長寿命を示す。
・さらに、-40℃の低温においても室温の67%の容量を維持する。
<元記事>http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/anie.201710555/abstract

16 11月

【論文紹介】Triphenyl borate as a bi-functional additive to improve surface stability of Ni-rich cathode material

出典:http://www.sciencedirect.com/

Journal of Power Sources, Volume 372, 31 December 2017, Pages 24–30
・Niリッチカソード材料の安全性および電気化学的性能を改善するための、トリフェニルボレート(TPB)の二官能性添加剤の提案。
・TPBの添加効果1:Niリッチ正極上に堆積する電解質分解物(リチウム塩)を除去してセル膨れを抑制する。
・TPBの添加効果2:電極表面に有効な正極 – 電解質中間相(CEI)層を作り出し、ニッケルリッチな陰極の表面安定性を大きく向上させる。
・これらの効果により、TPBの添加したNCM721カソード材料について、60℃で100サイクル後に88.6%の容量保持率を示した。
<元記事>http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775317313873

06 10月

【論文紹介】Ab initio study of the operating mechanisms of tris(trimethylsilyl) phosphite as a multifunctional additive for Li-ion batteries

出典:http://www.sciencedirect.com/

Journal of Power Sources Volume 355, 1 July 2017, Pages 154-163
・正極保護膜作製のための新規電解液添加剤 P(OSi(CH3)3)3
・P(OSi(CH3)3)3 は電解液の酸化前に酸化分解してカソード電解質中間相(CEI)。
・そのCEIはHFを捕捉し、その反応メカニズムを解明。
・P(OSi(CH3)3)3 は正極保護とHF捕捉というマルチな機能の電解液添加剤であり、有望である。
<元記事>http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378775317305566?_rdoc=1&_fmt=high&_origin=gateway&_docanchor=&md5=b8429449ccfc9c30159a5f9aeaa92ffb&dgcid=raven_sd_recommender_email&ccp=y