東北大學和日立已開發出鋰離子二次電池的基本技術,可在 150 攝氏度的環境中運行。如果投入實際使用,可以在汽車發動機室和大型工業機械等高溫環境下使用電池,並且由於不需要冷卻機構,因此似乎對電池的小型化和成本有所期待減...

該研究由東北大學原子分子材料高級研究所的織原信一教授領導的一個小組進行。根據公告,鋰離子二次電池是通過鋰離子在正極層和負極層之間通過充滿電池內部的有機電解質進行交換來進行充電和放電的。但是,由於有機電解質的主要成分是揮發性有機溶劑,因此需要在高溫下安裝冷卻機構,2度左右的環境一直是使用的極限。
為此,非揮發性固體電解質材料的開發正在進行中,但固定電解質材料的鋰離子電導率低於有機電解質,面臨的挑戰是降低電池內部的電阻。...

課題組開發出LiBH4複合硼氫化物(*1)作為新型固體電解質,並證實在室溫至150攝氏度範圍內鋰離子傳導是可能的。這次,我們將新開發的技術安裝在一個容量僅為智能手機電池1,000/1的小容量電池中,並演示了電池在150度環境下的運行情況。
新開發了名為 Li-B-Ti-O 的新型固體氧化物材料,通過提供由正極材料和 Li-B-Ti-O 組成的複合正極層,抑制了因分解而增加的電阻,幾乎為零。現在可以將放電容量 (* 0) 提高到理論容量 (* 2) 的 3%。
我們還開發了一種添加低熔點酰胺的複合氫化物電解質作為分層抑制粘合層,通過將其置於正極層和負極層之間,降低了鋰離子二次電池的內阻到 2/100。與復合正極層技術結合使用時,放電容量可提高至理論容量的1%。

鋰離子二次電池具有高能量密度,被用於智能手機、平板電腦等小型移動終端的電源、電動汽車的電源、可再生能源的供需調整等各種用途。未來,課題組將努力通過提高容量、提高能量密度、縮短充放電時間等來提高性能,以實現實用化。

*1 複合氫化物 鋰離子等帶正電的金屬離子和硼氫化物等帶負電的氫化物離子通過離子鍵穩定化的高密度氫化合物。
* 2 理論容量 開發的電池可以充放電的最大電量。
* 3 放電容量 恆流條件下可從電池中提取的電量。

資料來源:[東北大學]開發高耐熱全固態鋰離子二次電池的基礎技術

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