リチウム二次電池

図1にリチウム二次電池の出力を他の電池と比較した図を示します。リチウム二次電池は他の電池に比べ、高出力、高容量で小型化が可能であるといった特徴を有します。そのため現在では携帯電話やノート型パソコンの電源などに幅広く利用されています。

図1 電池のエネルギー密度

リチウム二次電池は充電時には正極材料の中に存在するリチウムイオンが、電解液を介して負極である炭素材の層間に移動することによって充電電流が流れます。また放電時には負極から正極へとリチウムイオンが移動することによって放電電流が流れます。このようにリチウムイオン二次電池は、リチウムイオンの移動だけで充放電が行われます(図2)。現在では正極にリチウム含有金属酸化物であるLiCoO2、負極には炭素・グラファイト材料が用いられています。

図2 リチウムイオン二次電池の構成

課題と取り組み

現状では電解質には可燃性の有機溶媒が使われており、大型化や電気自動車用の電源という展開を考えた際に液漏れ・発火・爆発といった危険が伴います。そこで、金村研究室では材料要素全てをセラミックス材料で作製することにより,究極的な安全性の確保および高い信頼性の実現を目指し研究を行っています。また、リチウムイオン二次電池の出力向上の為、高容量電極材料の開発も行っています。