|
蓄電池の更なる高エネルギー密度化のみならず、安全性、サイクル性や耐久性の向上を目指した研究が進められており、従来のリチウムイオン電池の改良に加えて、その他の金属カチオン、特に2価以上の価数を有する金属カチオンをキャリアとして用いる蓄電池の研究が行われるようになってきている。エネルギー密度を向上させるためには、電気を多く蓄えることができ、また電極電位の差ができる限り大きくなるように正極活物質と負極活物質を選択する必要がある。例えば、リチウム金属は標準電極電位が-3.05 V vs. SHEと非常に低く、密度もおよそ0.534 g/cm3と小さいので、もし負極にリチウム金属を使うことができれば、重量エネルギー密度の大幅な向上が期待できる。しかしながら、充電時にリチウムがデンドライト状（樹枝状）に電析し、短絡やリチウムの脱落を引き起こすことが決定的な問題となっている。そのため現在のところ、リチウム金属を用いた一次電池は使用されているものの、いわゆるリチウム蓄電池は実用化されていない。
そこで本研究では、マグネシウムイオンおよびリチウムイオンの両者ともを電荷担体にするロッキングチェア型デュアルソルト・イオン蓄電池の新規提案した。多価金属を利用した蓄電池の実現に向けて、複数の塩を溶解させた複数塩蓄電池の概念について検討した。具体的には、マグネシウム遷移金属スピネル化合物のマグネシウム蓄電池用正極材料としての可能性、そしてダニエル型デュアルソルト蓄電池の発展形として、新たなマグネシウム蓄電池用正極材料を用いたロッキングチェア型デュアルソルト蓄電池を提案した。特にマグネシウム用正極の発見には、中温域イオン液体の存在が不可欠であった。このロッキングチェア型デュアルソルト蓄電池では、デンドライト析出を抑制できるMg-Li合金負極を利用することにより、エネルギー密度の飛躍的な向上が期待される。
|
