コバルトフリー正極の安定な高電圧動作に成功 ～リチウムイオン電池素材のサプライチェーンリスク回避に期待～

コバルトフリー正極の安定な高電圧動作に成功～リチウムイオン電池素材のサプライチェーンリスク回避に期待～

2021年9月27日 14:00 | プレスリリース・研究成果

【本学研究者情報】

〇多元物質科学研究所　助教　小林弘明
研究室ウェブサイト

【発表のポイント】

コバルトフリーなリチウムイオン電池正極LiNi_0.5Mn_1.5O₄の高電圧作動に成功
新規フッ化物固体電解質^注１のコーティング技術開発により高電圧作動が実現
5V級リチウムイオン電池や全固体電池として高エネルギー密度化に期待
コバルトフリーによりサプライチェーンリスクを回避して低コスト化

【概要】

現在、リチウムイオン電池正極にはコバルトが使用されていますが、電気自動車などの世界市場が急拡大している状況の中、2030年までには需要が供給を上回りコバルトの逼迫が予想されています。しかもコバルト鉱石はコンゴ1国が世界の50%以上を生産している上に、製錬したコバルト地金の60%以上は中国で生産されているため、コバルトのサプライチェーンリスクへの不安が増しています。

東北大学多元物質科学研究所小林弘明助教、本間格教授らは、この課題解決のためコバルトフリー正極の利用技術開発を行いました。コバルトを含まないスピネル構造のLiNi_0.5Mn_1.5O₄は高電圧・高エネルギー密度の有望な正極活物質として期待される反面、5V級の高電位作動であるため、安定な充放電を行うことに難がありました。今回、新規に開発したフッ化物固体電解質を薄膜コーティングすることでコアシェル構造正極LiNi_0.5Mn_1.5O₄を作製し、リチウムイオン電池の安定した高電圧作動を実証しました。高エネルギー密度の5V級リチウムイオン電池や全固体電池への応用が期待されます。

本成果は、2021年9月14日にACS Applied Energy Materials誌にオンライン掲載されました。