固体電池用の柔軟な電解質(A flexible electrolyte for solid batteries)

2026-03-05  スイス連邦材料試験研究所(EMPA)

スイス連邦材料試験研究所(Empa)の研究チームは、固体電池向けの柔軟な固体電解質を開発した。従来のリチウムイオン電池では可燃性の液体電解質が用いられるため、安全性や設計自由度に制約があった。今回の研究では、シリコーン系の伸縮性ポリマーを用いた固体電解質を設計し、イオン伝導性と高い弾性を両立させた。この材料は曲げや変形に耐えながら電荷を運ぶことができ、電極との接触も維持しやすい。そのため、亀裂や性能低下のリスクを抑えつつ、安全性と耐久性の向上が期待される。さらに、この電解質はスケーラブルな材料として量産への適用可能性もあり、ウェアラブル機器や柔軟電子機器など新しい用途の固体電池開発につながる可能性がある。固体電池技術の課題である機械的脆弱性を克服する材料として、次世代エネルギー貯蔵デバイスの実用化を前進させる成果とされる。

固体電池用の柔軟な電解質(A flexible electrolyte for solid batteries)
Flexible: The solid silicone-based electrolyte is elastic, thereby compensating for the voids that form in solid-state batteries during charging and discharging. Image: Empa

<関連情報>

高エネルギー密度固体リチウム電池用電解質としてのニトリル官能化ポリシロキサン Nitrile-functionalized Poly(siloxane) as Electrolytes for High-Energy-Density Solid-State Li Batteries

Faruk Okur, Dr. Yauhen Sheima, Can Zimmerli, Huanyu Zhang, Patrick Helbling, Ashling Fäh, Dr. Iacob Mihail, Jacqueline Tschudin, Prof. Dorina M. Opris,
ChemSusChem  Published: 05 December 2023
DOI:https://doi.org/10.1002/cssc.202301285

Abstract

In the quest to replace liquid Li-ion electrolytes with safer and non-toxic solid counterparts for Li-ion batteries, polysiloxane polymers have attracted considerable attention as they offer low glass transition temperatures, stability with metallic lithium, and versatility in chemical functionalization of the backbone. Herein, we present the synthesis of Li-ion conductive polysiloxane-based polymers functionalized with 60 % nitrile groups per chain unit. The synthesis procedure is based on the reaction of poly-(dimethylsiloxane-co-methylvinylsiloxane) polymer with 2-cyanoethanethiol, followed by the addition of lithium bis (trifluoromethanesulfonyl) imide. The presented polysiloxane-based polymers exhibit exceptionally high ionic conductivity up to 0.375 mS cm−1 at 60 °C and Li+ ion transfer number of 0.73, one of the highest reported for polymer Li-ion conducting electrolytes. Their electrochemical performance was evaluated in both symmetrical and full-cell configurations to test the utility of synthesized polymers as electrolytes in Li-ion batteries.

0402電気応用
ad
ad
Follow
ad
タイトルとURLをコピーしました