日本の旭化成は、リチウムイオン電池のシリコンベースの負極のエネルギー損失を減らすために、炭酸リチウムを追加のリチウム源として利用するバッテリー技術を開発しました。同社は、その予めドーピングされた方法によって、炭酸リチウムがリチウムイオン電池の通常の動作電圧下で分解できることを示しています。これにより、この安価な材料が電池の初回充電プロセス中に追加のリチウムを供給できるようになります。これは、シリコン豊富な電池の重要な問題に対処しています。シリコンはグラファイトよりも多くのリチウムを蓄えることができるため、高エネルギー電池にとって魅力的ですが、初回充電時に大量のリチウムを消費し、その一部は永久に失われ、電池の利用可能な容量を低下させます。
旭化成の技術は、この損失を補うことを目的としており、既存の電池生産ラインに大きな変更を加える必要がありません。
旭化成のバッテリー技術はリチウム損失を効果的に減少させる
社内テストでは、90%のグラファイトと10%のシリコンモノオキシドで作られた電池が、エネルギー密度が10%向上したことを示しました。同社は、炭酸リチウムに注目しており、これは比較的安価で、バッテリー製造に広く使用されています。課題は、炭酸リチウムが通常、標準のリチウムイオン電池の動作範囲を超える電圧で分解されることです。旭化成は、電解液中の特別な添加剤が効果的な分解条件を低下させることができると述べています。添加剤の作用により、炭酸リチウムは正極中に犠牲リチウム源として配置できます。電池の初回充電プロセス中に、この材料が分解し、リチウムを電池に放出します。
この追加のリチウムは、シリコンベースの負極によって消費されるリチウムを相殺し、後続の充放電サイクルのためにより多くの利用可能なリチウムを確保します。
バッテリーメーカーが従来のグラファイト負極を超えようとしている中で、この方法はますます重要になる可能性があります。シリコンは電動車両のバッテリーやその他の用途において探求されており、これらの用途ではより高いエネルギー密度がより大きな航続距離やより長い運転時間に変換されます。同社はまた、この技術が1Whあたりのコストを低く保ちながらサイクル寿命を改善できると述べています。この技術は、異なる正極や材料の組み合わせと共に機能することが期待されており、バッテリーメーカーにバッテリー化学の進化の過程でより多くの柔軟性を提供する可能性があります。
旭化成の技術は既存の製造プロセスと互換性がある
もう一つの利点は、この方法が既存の製造プロセスに適応することを目的としており、大幅な変更を必要としないことです。これにより、バッテリーメーカーは新しい生産システムを構築することなく、この技術をテストしやすくなる可能性があります。旭化成は、コンセプト検証を通じてバッテリー顧客との協力を評価し、最終的にはこの技術をライセンス供与する計画です。同社は、開発プロセスにおける顧客の進捗に応じて、異なる協力モデルを提供すると述べています。この技術は、旭化成が特許、技術的専門知識、その他の知的財産をライセンス契約を通じて商業化することを目指す広範な努力の一環です。
バッテリーメーカーにとって、この技術の魅力は明らかです：初回充電プロセス中に失われるリチウムを回収し、同時に比較的安価な材料を使用することです。報告されたエネルギー密度の改善がより大規模に再現できるなら、この方法はバッテリーの性能を向上させる手段を提供する可能性があり、バッテリーセルの全面的な再設計を必要としません。
項目 規格 エネルギー密度の向上 10%