日本艾迪科公司(ADEKA)證實,作爲新一代電池備受期待的輕量「鋰硫電池」用正極材料即使反復充放電1萬次也不易劣化。艾迪科透過將該電極用於小型鋰離子電池的實驗中證實了其性能。今後還將利用鋰硫電池調查性能。該公司計劃2030年以後開始銷售電極材料,將與電池廠商合作推進研發。
艾迪科正在研發鋰硫電池用正極材料「SPAN」(圖片由艾迪科公司提供)
爲實施去碳社會,業界面向電動車(EV)等積極研發了能量容量比目前的鋰離子電池更大、價格更便宜的電池。鋰硫電池也是候選之一,這種電池正極通常使用硫和碳的混合物,負極使用鋰。由於不使用昂貴的鎳和鈷,可以降低其成本。但還存在反復充放電後電池容量會急劇下降的課題等。
作爲鋰硫電池等的電極材料,艾迪科計劃使用由聚合物和硫製成的「硫化聚丙烯腈(SPAN)」。此次以SPAN爲正極材料,以石墨爲負極材料,試製了小型鋰離子電池「單元」。
在實驗中反復充放電1萬次後仍維持了約90%的電池容量。雖然每公斤的能量密度較小,但按每天充放電一次計算,可以連續使用約10年。實施了與鋰離子電池使用的高耐久性電極相同或更高的性能。
正極使用SPAN、負極使用石墨的電池反復充放電1萬次後仍保持了近90%的容量(圖片由艾迪科提供)
驅動EV等需要使用電池組。今後將在推進大型化的同時確保電池壽命。
以往的鋰硫電池充放電時形成的鋰硫化合物會溶解到電解液中。電池廠商等試製的鋰硫電池大多在充放電幾十次後就會劣化。硫的含量越多,初始電池容量越大,但硫溶出或者與電解液發生反應的機率會升高,導致電池劣化。
SPAN是產業技術綜合研究所等開發的。以往的鋰硫電池使用的物質,硫含量爲50~70%,而SPAN只有約40~50%。透過使硫和碳發生化學反應改變其性質,預防了溶出。即使初始電池容量較小,也能反復使用。
之前製造SPAN時存在會產生有毒硫化氫的課題,但艾迪科利用在化學品製造方面培養的技術等解決了這個課題。2018年開始製造SPAN,目前每月可以生產10公斤。該公司的專題負責人攪上健二充滿期待地表示:「目前能以公斤爲單位提供樣品,可以促進企業和大學的研發。」爲實施商業化,我們計劃將生產規模擴大至每年數千噸。
日文:北川舞、《日經產業新聞》,2022/01/26
中文:JST客觀日本編輯部