日立製作所・東北大学

新規電解質を用いたリチウムイオン二次電池を開発

　日立製作所と東北大学多元物質科学研究所（ＩＭＲＡＭ）の本間格教授らの研究グループは、従来の有機電解液よりも引火点が高く、燃えにくい新規電解質を用いた高安全なリチウムイオン二次電池（ＬｉＢ）を開発した。容量１００Ｗｈのラミネート型電池で、充電や放電などの電池特性を確認後、電池に釘を刺し、強制的に内部短絡を起こす「釘差し試験」を実施。従来の有機電解液では発火に至るが、開発品では発火しないことを実証した。

　同技術により、安全性を確保しつつ、車載や民生用途向けなどのＬｉＢの高容量化、高エネルギー密度化が可能となる。

ＬｉＢはスマホ、タブレットの小型携帯端末用電源をはじめ、電気自動車用電源や再生可能エネルギーの需給調整など様々な用途で活用されているが、一般的なＬｉＢは、引火点が２０度以下の有機溶媒を電解液として用いるため、異常発生時に発火する懸念がある。現行の電池システムには発火を抑制する補強材や冷却機構が設けられ、小型化などの妨げとなっていた。

　今回、日立と東北大学は新規電解質を用い、ラミネート型のＬｉＢを共同で開発した。電解質には安全性を担保するための高い引火点に加え、スムーズな充放電反応を進行させるための高いリチウムイオン伝導性が必要となる。

　新規電解質内のリチウムイオン伝導挙動をシミュレーション解析し、リチウムイオン伝導を促進する液体成分を探索することで、従来比４倍の高リチウムイオン伝導性と、有機電解液よりも１００度以上高い引火点の両立に成功した。

　今後、日立と東北大学は、開発したＬｉＢの実用化に向けて、高エネルギー密度化、充放電時間の短縮化など電池の性能向上を目指す。