横浜国立大学 工学研究院 機能の創生部門 教授

藪内 直明

  • エネルギー
  • 機能性材料

次世代蓄電池用の高性能電池材料

近年、エネルギー源として、脱化石燃料依存と炭素フリー社会の実現へと向けた動きが世界中で非常に活発となっている。
その実現の鍵となるのが太陽光や風力発電といった再生可能エネルギーの活用であり、また、移動手段として内燃機関を利用しない電気自動車の普及であるといえる。
一方で、電気自動車においては、昼間は余剰な太陽光発電のエネルギー貯蔵への活用も期待されており、そのような動きが日本でも広がりつつある。蓄電池のさらなる高エネルギー密度化とコストの低減の実現がこのような流れの加速には必要不可欠である。
電気自動車の電源として、リチウムイオン蓄電池が利用されているが、現状以上のさらなる高エネルギー化には正極材料技術の革新が求められており、
本発表では、従来材料で利用されている遷移金属イオンによる電荷補償 (カチオンレドックス) ではなく、新しい原理である酸化物イオンによる電荷補償 (アニオンレドックス) を利用する、マンガン・チタン系の高エネルギー密度を実現するLi過剰型酸化物系電池材料について紹介する。
また、電池の安全性の向上と長寿命化が期待できる、充放電時の格子体積が起きないLi過剰型バナジウム系酸化物材料について、さらには、究極の低コスト電池を目指して、リチウムの代わりにナトリウムを利用したナトリウムイオン蓄電池用電極材料の研究成果についても紹介する。

ナトリウムイオン蓄電池はエネルギー密度という観点ではリチウムイオン電池には劣るものの、優れた急速充電特性を実現可能であることから、リチウムイオン蓄電池とは異なった観点での活用も期待できる。

このような蓄電池材料と蓄電池技術の革新を通して、将来的な再生可能エネルギーに立脚した脱化石燃料依存の実現の可能性について紹介する。