リチウムイオン電池の充電時の働きを可視化：筑波大学
(2017年2月16日発表)
筑波大学数理物質系学際物質科学研究センター(TIMS)の守友浩教授のグループは、リチウムイオン電池の充放電の際に現れる正極電極の色の変化を顕微鏡で観察することに成功したと、2月16日に発表した。充放電に伴って正極のリチウム濃度などの変化が分かれば、自動車などに使う大パワーの次世代電池の設計に役立つと見ている。
リチウムイオン電池は、ノートパソコンや携帯電話の電源として実用化されている。電解質を通して正極と負極の間をリチウムイオンが移動し、放電と充電を繰り返す。軽くて容量が大きく、繰り返し使える利点があり、二次電池材料として最も注目されている。
正極材料からのリチウムイオンの出し入れの量が電池容量を決定する。充放電の際にリチウム濃度や構造の異なる複数の状態が現れ、これが電池の性能を握るのではないかと見られていたが、実験的につかむのが難しかった。
同グループは、薄膜を使った精密実験を得意としており、正極材料としてリチウム濃度によって色が変わる薄膜のコバルトプルシャンブルー類似体（LixCo[Fe(CN)6]0.9）に着目した。
顕微鏡で見ると、充電に伴ってリチウムの少ない状態では可視光を透過しなくなるために黒色を示し、放電状態ではリチウムが多く可視光を透過するため緑色を示すことを確認した。
このようにリチウム濃度によって現れる色の違いを利用して、大容量、高出力の正極材料の開発を進めることにしている。
