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スーパーコンピュータ「京」によって判明した新たなメカニズム

リチウムイオン電池の充電時間が1/3になる「濃い電解質」開発

2014年03月26日 15時40分更新

文● 行正和義

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電解液(右側)から負極(左側)へリチウムイオン(橙色球)が移動することでリチウムイオン電池の充電が行われる

 東大/京大/物質・材料研究機構の研究グループは、リチウムイオン電池の電解液を「濃く」することで充電時間が1/3になるメカニズムを発見した。

 リチウムイオン電池は電解液の中にあるリチウム塩物質がイオンの移動を担い、溶液が濃いと多くのエネルギーを移動できることになるが、実際には溶液が濃い場合と粒子の移動速度が遅くなり、充電速度や放電速度は一定以上にはならなかった。

 東京大学、京都大学、独立行政法人物質・材料研究機構の研究グループは、従来の4倍以上となる極めて高い濃度のリチウムイオンを含む“濃い液体”に、「高速反応」と「高い分解耐性」という既存の電解液にはない新機能を発見した。

超高濃度電解液の溶液構造

 独立行政法人理化学研究所のスーパーコンピュータ「京」を用いたメカニズムの解明では、超高濃度電解液の内部ではリチウムイオンが他の溶媒・溶質と連続的に配位するという、従来の電解質とはまったく異なる液体構造を持つ。

 また、これまで電解液の耐電圧特性から1セルあたり3.7V電圧だったが、「濃い電解液」は4Vを超えても安定する高い分解特性を持つため、5V級の高電圧リチウムイオン充電池の可能性もあるとしている。これにより、リチウムイオン充電池に大幅な性能向上が予想され、EV用バッテリやスマートグリッドなど速い充電時間と高い電流を必要とするシーンに広く利用される可能性がある。

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