世界最高レベルのリチウム空気電池を試作―エネルギー密度、現行リチウムイオン電池大幅に上回る：物質・材料研究機構ほか
(2021年12月15日発表)
（国）物質・材料研究機構は12月15日、ソフトバンク（株）と共同で、重量あたりのエネルギー密度が現行のリチウムイオン電池のそれを大きく上回るリチウム空気電池を開発し、室温での充放電に成功したと発表した。エネルギー密度とサイクル数の関係も世界最高レベルであり、実用化に大きく近づく成果という。
リチウム空気電池は、理論的な重量エネルギー密度が現行のリチウムイオン電池の数倍ある軽くて容量の大きい「究極の二次電池」。開発されればドローンはもとより携帯用機器、IoT機器、電気自動車をはじめ各種機器・システム類のバッテリーとして広い活用が期待され、世界各国が研究開発に精力的に取り組んでいる。
正極に空気中の酸素、負極にリチウム金属を用いるので軽いが、これまでに試作されたリチウム空気電池は電池を構成するセパレーターや電解液などが電池重量の多くを占めており、実際に高いエネルギー密度のリチウム空気電池を作成・評価した例は限られていた。
物質・材料研究機構（NIMS）は科学技術振興機構のALCA次世代蓄電池プロジェクトのもとでリチウム空気電池のポテンシャルを最大限引き出せる独自材料の開発を進め、2018年にはソフトバンクと共同でNIMS-SoftBank先端技術開発センターを設立し、高エネルギー密度リチウム空気電池本体部のセル作成技術を開発、今回これらの技術を統合して電池を試作した。
その結果、現行のリチウムイオン電池のエネルギー密度を大きく上回るリチウム空気電池（500Wh/kg級）を作製するとともに、室温での充放電反応を世界で初めて実現することに成功した。
また、世界中の研究開発報告例を網羅的に調べ、定量的、客観的に比較評価したところ、NIMSとソフトバンクが開発したリチウム空気電池は、エネルギー密度ならびにサイクル数の観点で世界最高レベルであることが明らかになったという。
エネルギー密度とサイクル数は一般的にトレードオフの関係にあるため、エネルギー密度が高く、かつサイクル数が高いほど性能が高いことを示すが、開発したものはそうしたデータが得られたという。
研究チームは今後、改良を加えた材料を搭載してサイクル寿命の大幅な増加を図り、早期実用化につなげたいとしている。
