東京大学の山田淳夫教授らの研究グループは、京都大学、物質・材料研究機構(NIMS)との共同研究により、消火機能を備える高性能有機電解液を開発した。発火・爆発事故の主原因とされてきた有機電解液に消火機能を与えることで、格段に安全かつ高エネルギー密度の新型電池開発の加速が期待される。

 現在、二次電池(充電して繰り返し使用可能な電池)の高エネルギー密度化を目指し、リチウムイオン電池の派生型や次世代型を含むさまざまな二次電池の研究が活発に行われている。一方で、可燃性の有機電解液に起因するリチウムイオン電池の発火・爆発事故が多く報告され、二次電池の市場・用途拡大の大きな阻害要因となっている。

 今回、研究グループが開発した電解液は、難燃性の有機溶媒と電解質塩のみから構成され、引火点を持たない。また、火源に噴霧することで消化することができるだけでなく、200℃以上への温度上昇時に発生・拡散する蒸気も消火剤となることから、電池の発火リスクを広範囲にわたって積極的に低減する。一方、従来電解液成分として必須とされてきた可燃性の有機溶媒を一切使用していないにもかかわらず、リチウムイオン電池及びナトリウムイオン電池の長期にわたる極めて安定な繰り返し充放電(1000回以上、時間にして連続1年以上)を実現した。

 今回の研究により、従来解決不可能なジレンマとされてきた二次電池の高エネルギー密度化・大型化と高度な安全性の確保の両立が可能となる。加えて、格段の長寿命化の可能性も示されており、電気自動車やスマートグリッド用途に向けて実用に耐え得る新型二次電池開発の加速が期待される。

論文情報:【Nature Energy】Fire-extinguishing organic electrolytes for safe batteries

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