Chalenge to use of six-electron redox reaction of sulfur for Al-S batteries

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K19085
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 36:Inorganic materials chemistry, energy-related chemistry, and related fields
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Kuwabata Susumu 大阪大学, 大学院工学研究科, 教授 (40186565)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2024-03-31
• Keywords: 蓄電池 / 硫黄正極 / アルミニウム負極 / イオン液体

Outline of Final Research Achievements

Sulfur dissolved in AlCl3－NaCl－KCl molten salt reportedly exhibits two redox reactions with 6 electrons. The same reactions were found to occur even if a S and carbon nanotube complex electrode (S-CNT) was used. On the other hand electrochemical deposition of Al and its oxidative dissolution are possibe in AlCl3－NaCl－KCl molten salt. Based on these facts, I fabricate a battery composed of Al/AlCl3－NaCl－KCl/S-CNT, which exhibited charge-discharge showing two plateaus reflecting two redox reactions of sulfur. The experimental results means that it is possible to make up batteries with extremely high energy densitiy by use of full use of 6 electron redox reaction of sulfur.

Free Research Field

電気化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

蓄電池は、カーボンニュートラルを含め、サステナブルな社会活動を実現するために重要なデバイスとなっている。現行のリチウムイオン電池では、希少な元素や、地球上に偏在している元素等を用いていることから、それに代わる環境負荷の少ない蓄電池の開発が望まれている。提案しているアルミニウムー硫黄蓄電池は、それに叶ったものであり、かつ、硫黄の6電子反応を正極に使えるようになれば、リチウムイオン電池の数倍のエネルギー密度を実現できることとなり、学術的意義も社会的意義も極めて高い。