電池持続力が倍増！ 中国科学者、リチウム電池核心技术で画期的な初のブレイクスルーを達成

リチウム電池は、ハイテク産業から人々の日常生活まで幅広く活用されており、その性能はエネルギーの利用効率や使用体験に直結する。

このほど、中国の南開大学と上海空間電源研究所などの研究機関に所属する科学者チームが、画期的な初のブレイクスルーを達成した。まったく新しい電解液技術により、現在のリチウム電池と同じ大きさ、重さでありながら、電池の持続力を倍増させ、低温耐性も大幅に向上させることが可能となる見込みだ。この成果は26日未明、国際学術誌『Nature』に掲載された。

新たな電池の中核なブレイクスルーは、内部の電解液にある。電解液は電池内部でイオンを伝導する機能を担っており、正極と負極を結ぶ「高速道路」のようなものだ。電池のエネルギー効率、動作安定性、温度適応性などにとって決定的な重要性を持つ。現在、リチウムイオン電池の電解液溶媒には、通常、酸素という重要な元素が含まれている。その利点はリチウム塩に対する溶解性が非常に高いことだが、この強い相互作用が電荷の移動を制限し、電池のエネルギー密度のさらなる向上を難しくし、低温性能の制限にもつながっている。

南開大学化学学院研究員の趙慶（ヂァオ・チン）氏は、「電解液は、イオンを迅速に解離させると同時に、迅速な電荷移動反応を起こさせることを求められるが、この2つはある程度矛盾するものだ。私たちは同じ周期のフッ素元素に着目した。フッ素はリチウムとの配位がより弱く、リチウムイオンが電荷移動を起こしやすいため、電池全体の出力密度を向上させることができる。」と説明した。

長年にわたる研究を経て、研究チームはフッ素はリチウム塩を溶かしにくいという重要な課題を克服し、一連の新型フッ素化炭化水素溶媒分子を合成した。フッ素原子の電子密度と溶媒分子の立体障害を調整することで、電解液の使用量を大幅に削減しつつ、迅速な電荷移動が可能な動的特性を実現できた。これにより、電池のエネルギー密度と低温適応能力を同時に高めることに成功した。

出典：央視新聞

（原文：https://www.icsmart.cn/102121/）