京都大学の内本喜晴教授、折笠有基助教((現立命館大学准教授)らの研究グループは、立命館大学などと共同で、リチウムイオン電池の電極内で起こる化学反応の不均一さを可視化してその発生要因を突き止めた。リチウムイオン電池の実用的な設計に貢献でき、電池性能の向上につながる。特に反応の不均一性は大型電池で顕著になるため、自動車や電力貯蔵用の大容量リチウムイオン電池の性能向上が見込めそうだ。

 電極の反応が不均一であるということは、有効に活用されていない物質があることを意味し、これは電池の性能を左右する。研究グループは、2次元データが取得できる「X線吸収分光測定」を行い、リチウムイオン電池の電極における電子伝導率とイオン伝導率の計測手法を確立した。性能の異なる複数の電池の電極をこの手法で解析した結果、電極内部の反応不均一性はイオン伝導によって決まり、これが性能に大きく影響することを発見した。

 リチウムイオン電池は、携帯電話やスマートフォン、ノートパソコン用の電池として普及しており、近年では、大型の電気自動車用や電力貯蔵用の需要が高まっている。電池の性能を左右する要因の一つとして、電池内部の反応不均一現象が関与していることはこれまでも予測されていたが、実験的に検証して解析するツールはこれまでほとんどなかった。内本教授は「将来のリチウムイオン電池のさらなる性能向上へ役立てられる」と期待している。

京都大学
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大学ジャーナルオンライン編集部

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