カリウムイオン電池用の正極材料を開発―作動電位はリチウムイオン電池並みの4V級：産業技術総合研究所
(2018年9月20日発表)
（国）産業技術総合研究所は9月20日、リチウムイオン電池の正極材料と同等の4V程度の作動電位を示す4V級カリウムイオン電池用正極材料を開発したと発表した。開発したのは結晶中に層状構造を持つ酸化物群で、資源の豊富なカリウムを用いた低コスト蓄電池の開発に貢献できそうだという。
カリウムイオン電池は、リチウムイオン電池に続く次世代蓄電池の候補の一つ。次世代蓄電池用の新規材料の研究開発を推進している産総研は、リチウムイオン電池の正極材料などを参考に、新しいカリウム含有複合酸化物の合成を試み、これまでに120を超える化合物を見出している。
今回はこの成果を踏まえ、立命館大学などと共同で、カリウムイオン電池作製上の課題の一つである正極材料の開発に取り組んだ。まず、発見したカリウム含有複合酸化物について結晶構造を決定し、カリウムイオンの拡散障壁が低い化合物群について作動電位を見積り、正極材料として有望な酸化物を選定した。
次に、これら候補酸化物の作動電位を実測し、4V程度の作動電位の化合物群を発見した。これらの化合物は、いずれも結晶中に層状構造を持ち、カリウム（K）、テルル（Te）、酸素（O）、金属元素（M）から成るK2M2TeO6という組成で表される化合物であった。
これら化合物群のエネルギー密度を測定したところ、実用リチウムイオン電池の正極材料のエネルギー密度にほぼ匹敵し、同等の性能が期待されるという。
今後金属元素Mを適正に選択したりし、作動温度が室温に近い材料を開発できれば、安全性の高い全個体カリウムイオン電池を作れる可能性もあるとしている。
