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リチウムイオン電池を凌ぐ新型蓄電池FSBの電極反応を実証=京大

2022年10月04日 07時45分更新

文● MIT Technology Review Japan

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京都大学の研究チームは、現行のリチウムイオン電池を凌駕する新型蓄電池の有力候補である、室温で充放電可能な電解液を用いたフッ化物シャトル型蓄電池(FSB)において、異なる二つのフッ化/脱フッ化反応の型(メカニズム)に基づく電極反応を実証した。

京都大学の研究チームは、現行のリチウムイオン電池を凌駕する新型蓄電池の有力候補である、室温で充放電可能な電解液を用いたフッ化物シャトル型蓄電池(FSB)において、異なる二つのフッ化/脱フッ化反応の型(メカニズム)に基づく電極反応を実証した。 室温で動作する電解液系FSBの開発は、正負両極での固-液界面における充放電反応の可逆性の向上が大きな課題となっている。研究チームは、電極反応を実行しながら原子間力顕微鏡で電極-電解液界面構造の変化を測定。「直接反応」型では活物質である金属種のフッ化反応にともなう体積膨張により亀裂(クラック)が生じ、これが表面を伝わりつつ深さ方向へも反応が進行することを解明した。さらに、「溶解–析出反応」型では溶解した金属イオンがフッ化物イオンと反応したのち電極上の任意の場所に結晶核(金属フッ化物)を形成し、大きく結晶成長することを明らかにした。 研究の成果は、可逆性向上に繋がる活物質構造、電解液構成成分、電極–電解液界面構造の設計に指針を与えるものであり、今後の電解液系FSBの性能向上につながりそうだ。研究論文は、国際学術誌ケミストリー・オブ・マテリアルズ(Chemistry of Materials)のオンライン版に2022年9月4日付けで掲載された

(中條)

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