未来をスーパーチャージ: オーストラリアによる新型リチウム電池の初試験

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(Supercharging tomorrow: Australia first to test new lithium batteries)

2020/1/4 オーストラリア連邦・モナシュ大学

・ モナシュ大学、オーストラリア連邦科学産業研究機構(CISRO)が、現行のリチウムイオン電池を超える性能を備えた、世界最高効率のリチウム-硫黄(LI-S)電池を開発。

・ R&D パートナーのドイツ・フラウンフォーハー材料・ビーム技術研究所で製造される同電池のプロトタイプは、車輌と太陽光発電グリッドで2020年にオーストラリアで試験を予定。同電池の試験には、政府や国際産業パートナーが 250 万ドル超の資金を提供。同電池の製造プロセスについて特許取得済

(PCT/AU 2019/051239)。

・ 中国やヨーロッパの世界最大のリチウム電池メーカー数社が、2020 年初頭のオーストラリアでの試験に伴い、製造規模の拡大に関心を示している。同 Li-S 電池開発は、オーストラリアの産業におけるブレイクスルーであり、携帯電話、車輌やコンピューター等の製造方法に変革をもたらすものと考える。

・ 車輌や電力系統での Li-S 電池利用が成功することで、2,130 億ドルと推定されるオーストラリアのリチウムバリューチェーンの主要なシェアを獲得し、同国の自動市場に革新をもたらしてよりクリーンで信頼できるエネルギー市場を提供すると考える。

・ 標準的なリチウムイオン電池と同様な材料を使用し、1970 年代に開発された粉洗剤加工での特殊なブリッジ構造に着想を得て、全体の容量や性能を維持しながらサイクルストレスに対処する硫黄カソード設計を実現した、

・ 同 Li-S 電池の高性能、豊富な原料供給、水ベースプロセスによる低コスト製造の簡便性と環境への負荷低減は、将来の実用化に有益と考える。

URL:https://www.monash.edu/engineering/about-us/news-events/latest-news/articles/2020/supercharging-tomorrow-australia-first-to-test-new-lithium-batteries

(関連情報)

Science Advances 掲載論文(フルテキスト)

Expansion-tolerant architectures for stable cycling of ultrahigh-loading sulfur cathodes in lithiumsulfur batteries

URL: https://advances.sciencemag.org/content/6/1/eaay2757

<NEDO海外技術情報より>

Abstract

Lithium-sulfur batteries can displace lithium-ion by delivering higher specific energy. Presently, however, the superior energy performance fades rapidly when the sulfur electrode is loaded to the required levels—5 to 10 mg cm−2— due to substantial volume change of lithiation/delithiation and the resultant stresses. Inspired by the classical approaches in particle agglomeration theories, we found an approach that places minimum amounts of a high-modulus binder between neighboring particles, leaving increased space for material expansion and ion diffusion. These expansion-tolerant electrodes with loadings up to 15 mg cm−2 yield high gravimetric (>1200 mA·hour g−1) and areal (19 mA·hour cm−2) capacities. The cells are stable for more than 200 cycles, unprecedented in such thick cathodes, with Coulombic efficiency above 99%.

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