04 9月 2019

【ニュース】トヨタ紡織、独自開発のリチウムイオン電池を欧州初出展へ…フランクフルトモーターショー2019 | レスポンス(Response.jp)

・トヨタ紡織は、9月10日から22日にドイツで開催される「フランクフルトモーターショー2019」にて、独自の微細繊維技術と精密プレス加工技術を融合して開発したリチウムイオン電池を欧州初出展する。
<元記事>https://response.jp/article/2019/09/03/326050.html

独自のセパレーターを採用することにより、出力を数倍にできるらしい。既存の製品でも同様の出力は出せるであろうが、製品の保証をするためにそこまでの許容していない。セパレーターが有効に働いている可能性はもちろんがあるが、それ以外のところが律速の要素もある。モータースポーツ用途であれば不要の指摘である。

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14 6月 2019

【論文紹介】A Semiliquid Lithium Metal Anode: Joule

出典:https://www.cell.com/

Joule doi: 10.1016/j.joule.2019.05.022
・全固体電池用のリチウム金属負極を半液体状にすることで、固体電解質/負極界面の抵抗を低減した。
・二種の導電性高分子とリチウム金属微粒子を懸濁液として、半液体状のリチウム金属負極(SLMA)を開発した。
・半液体状であるため、全固体電解質と負極との界面は良好に接触し、通常のリチウム金属/固体電解質電池と比較して10倍以上の放電電流が可能となり、且つ、リチウム析出溶解反応の過電圧が減少する。
<元記事>https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(19)30265-X?_returnURL=https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S254243511930265X?showall=true

Li金属の析出溶解界面を増やすことができたために抵抗が小さくなったということであろうか。
サイクルを回しても初期の形状が継続できるのであれば、リチウム金属を使用するブレイクスルーになるかもしれない。

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30 5月 2019

【ニュース】キャパシター並み入出力密度のリチウムイオン電池、トヨタ紡織がモジュール化 – MONOist(モノイスト)

・トヨタ紡織は、「人とくるまのテクノロジー展2019 横浜」(2019年5月22~24日、パシフィコ横浜)において、前回の同展示会で展示した新開発のラミネート型リチウムイオン電池セルを用いた電池モジュールを披露した。
・数社のスーパースポーツカーメーカーに対して、受注獲得に向けた評価作業に入っているという。
・このリチウムイオン電池セルは、同社の繊維技術を基に開発したセパレータの採用により、キャパシター並みの入出力密度とともに、従来のハイブリッド車向けリチウムイオン電池と同程度のエネルギー密度を実現していることが特徴。
<元記事>https://monoist.atmarkit.co.jp/mn/articles/1905/24/news051.html

LIBの場合、電池設計次第でかなりの高出力が実現できる。現在使われているHEV用電池は入力であれば商品性を維持しながら50Cは達成できるものもある。商品性を無視すれば100Cぐらいまで使えるのではないだろうか。
トヨタ紡織は、そのような知見がないわけではないので、かなりすごいものができたということであろう。

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05 2月 2019

【論文紹介】Approaching Ultrastable High‐Rate Li–S Batteries through Hierarchically Porous Titanium Nitride Synthesized by Multiscale Phase Separation – Lim – 2019 – Advanced Materials

出典:https://onlinelibrary.wiley.com/

Advanced Materials doi: 10.1002/adma.201806547
・LiS電池の硫黄ホストとしてのマルチスケール多孔質窒化チタン(h-TiN)の提案。
・多孔質のLiS電池ホスト剤に硫黄を充填する方法は他にも試みられているが、本提案は多孔質をマルチスケールにしたTiNを提案。
・大きな穴に硫黄を充填し、より微細な細孔はポリスルフィドの溶解を抑制する。
・結果、h-TiN / Sは5 Cレートで1000サイクル後も557 mAh/gの可逆容量を示し、1サイクルあたりの容量低下はわずか0.016%であることを確認した。
<元記事>https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/adma.201806547

海外では硫黄とリチウム金属に最近注目が集まっているように感じる。燃料電池や全固体電池のように、昔から定期的にブームになる。ブームになった背景を分析してみると、いろいろ見えてくるものがある。

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04 1月 2019

【論文紹介】A layered-spinel lithium manganite hydrate for high-capacity and ultrafast lithium storage – ScienceDirect

出典:https://bioage.typepad.com/

Journal of Power Sources, Volume 413, Pages 441-448 doi: 10.1016/j.jpowsour.2018.12.067.
・精華大の研究者らが、高容量で高入出力特性を達成する新規な層状スピネルマンガン酸リチウム水和物を合成した。
・層中の水和水の存在により、層状スピネル相中のイオン輸送速度が向上する。
・無秩序な界面と構造は容量を増加させ、サイクル性能を向上させる。
・強い構造骨格を有するスピネル相はサイクル安定性に寄与する。
<元記事>https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S0378775318314186?via=ihub


◯解説:
Mnスピネルが、自動車などに採用する際に問題になるのが溶出である。特に高温で溶解のしやすい。この研究がその問題を解決しているのであれば大きなブレイクスルーであろう。

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14 11月 2018

【論文紹介】Li-ion battery material under high pressure: amorphization and enhanced conductivity of Li4Ti5O12 | National Science Review

出典:https://abm-website-assets.s3.amazonaws.com/

National Science Review, nwy122, https://doi.org/10.1093/nsr/nwy122
・チタン酸リチウム(Li4Ti5O12, LTO)の相安定性および導電率の研究についての報告。
・非常に高い圧力において、LTOのスピネル構造がひずみ始め、最終的に非晶質となる。
・この非晶質構造は、結晶質と比べて高い導電性を示す。
・ 理論計算により、高圧で誘起された非晶質相は、イオンマイグレーション欠陥が生じることで、Li+拡散を顕著に促進し、そのイオン伝導性を増加させることができることを明らかにした。
<元記事>https://academic.oup.com/nsr/advance-article/doi/10.1093/nsr/nwy122/5146474?searchresult=1

<X’s EYE> 
◯解説:
チタンを含む材料は電気伝導性を研究する材料に適している。d軌道に占有する電子が0もしくは1であり、多電子の相関を受けにくい。イオン伝導に関しては、固体中のイオン伝導はホッピング伝導であり、障壁とサイトの欠陥の状態が重要である。そのような、

   
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22 8月 2018

【論文紹介】Monolithic All-Phosphate Solid-State Lithium-Ion Battery with Improved Interfacial Compatibility

出典:https://pubs.acs.org/

ACS Appl. Mater. Interfaces, 2018, 10 (26), pp 22264–22277;DOI: 10.1021/acsami.8b05902
・全固体電池の界面抵抗の低減を目的に、電解質、正極、負極の全ての材料をリン酸系の化合物にした。
・具体的には、高密度に焼結した Li1.3Al0.3Ti1.7(PO4)3固体電解質に、スクリーン印刷によって LiTi2(PO4)3負極と、Li3V2(PO4)3正極を賦与した。
・これらの材料は機械的安定性、電気化学安定性の相性により選択されており、正負極それぞれの酸化還元電位は固体電解質の電位窓とほぼ一致する。
・この全固体電池は、120Wh/kgのエネルギー密度で、0.39Cで500サイクル後に84%の容量を維持した。
・さらに、リン酸塩系化合物の酸素感受性が低いため、大気中でオペレーション可能である。
<元記事>https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acsami.8b05902

27 7月 2018

【論文紹介】Niobium tungsten oxides for high-rate lithium-ion energy storage | Nature

出典:https://www.nature.com/

Naturevolume 559, pages556–563 (2018)
・電池の入出力特性を向上させるためには、一般的には活物質の小粒径化が行われるが、この方法では、体積充填密度の低下、副反応量の増加、コストの増加など課題がある。
・本報告では結晶学的せん断構造をとるNb16W5O55とブロンズ型構造をとるNb18W16O93という2種類のニオブ・タングステン複合酸化物を合成した。
・これらの複合酸化物の活物質は500Ah/Lの体積エネルギー密度を有し、その固体内リチウムイオン拡散係数はLTOやLMOなど一般的な活物質に比べて数桁高いことを確認。
・このイオン拡散係数が高い理由は、これらの酸化物は、酸素の「柱(pillar)」によってリチウムイオン伝導経路が開かれて保持された構造であり、リチウムイオンが3次元で移動することを可能にするためである。
・その結果、マイクロメートルサイズの活物質が数分で完全にリチオ化できることを確認した。
<元記事>https://www.nature.com/articles/s41586-018-0347-0

12 7月 2018

【論文紹介】A Rechargeable High‐Temperature Molten Salt Iron–Oxygen Battery

ChemSusChem, 2018; 11 (11): 1880 DOI: 10.1002/cssc.201800237
・高ネルギー密度の溶融塩鉄ー空気電池について。
・溶融炭酸塩と固体酸化物の二相電解質を含む低コストかつ高温動作の鉄 – 酸素二次電池についての報告。
・固体酸化物燃料電池と溶融金属空気電池のメリットを融合し、エネルギー容量を損なうことなく反応速度と出力能力を大幅に改善した。
・これにより、エネルギー密度 388.1 Wh/ L, 出力密度 21.0 kW/ Lを達成した。
<元記事>https://onlinelibrary.wiley.com/doi/abs/10.1002/cssc.201800237

06 7月 2018

【ニュース】キャタラー 車載用LiB出力向上 負極材を開発 | 化学工業日報

・自動車排ガス浄化触媒で国内首位のキャタラー(静岡県掛川市、砂川博明社長)は、車載用リチウムイオン電池の出力向上に寄与する負極材料を開発した。
・細孔径の制御などによりリチウムイオン電子を選択的に吸着できる炭素材料で、とりわけ低温環境下における出力向上を期待できる。
・セルメーカーなどとサンプルワークを実施しており、2020年代初頭の実用化を目指す。
<元記事>https://www.chemicaldaily.co.jp/キャタラー 車載用lib出力向上 負極材を開/