科学者は、リチウムイオン細胞の性能を改善する新しいタイプのリチウム塩を発見しました

将来的には、電気自動車やその他の用途でリチウムイオン電池が支配的になるでしょうが、現在のバッテリー材料には安全性と性能に欠点があり、次世代の高性能バッテリーの開発を妨げています。 特に、電解質の開発は、エネルギー貯蔵および車両アプリケーションに適用可能な高出力バッテリーに重要な課題をもたらします。

モナシュ大学化学部のダグ・マクファーレン教授とメガ・カー博士が率いる科学者のチームは、Calix Ltdと協力して、この課題に対処するための代替ソリューションを提案しました。

大规模リチウムイオン电池パック用リチウム塩の开発

MacFarlane教授は、「現在、リチウムイオン電池に使用されているリチウム塩は六フッ化リン酸リチウムですが、この物質には火災や安全上の問題があり、有毒です。 この材料を使用するリスクは、小型のポータブルデバイスでは部分的に減少します。 ただし、電気自動車や屋外のグリッドスケールのエネルギー貯蔵システムなどの大型バッテリーパックでは、潜在的な危険性が大幅に高まります。 さらに、高電圧および電力バッテリーの計画も進行中ですが、ヘキサフルオロリン酸を使用することはできません。」

ジャーナルAdvanced Energy Materialsに掲載された最近の論文で、化学者は、電解質設計の課題を克服し、ヘキサフルオロリン酸に取って代わる可能性のある新しいタイプのリチウム塩について説明しました。

モナシュ大学化学部の筆頭著者であり研究者であるビナヤック・ロイ博士は、次のように述べています。「私たちの目標は、空気にさらされても影響を受けない安全なフルオロボレート塩を開発することです。 この新しいフルオロホウ酸塩の主な課題は、バッテリーグレードの純度を合成することですが、再結晶化によってこの目標を達成しました。 リチウムマンガン酸化物カソードを備えたリチウム電池に入れると、大気にさらされても電池は1000回以上サイクルすることができます。 これは、高感度のヘキサフルオロリン酸塩と比較して非常にまれです。」

新しいリチウム塩はリチウムイオン細胞を非常に安全にします

ロイ博士によると、高電圧リチウム電池の新しいカソード材料と組み合わせると、この電解質の性能は従来の塩の性能をはるかに上回ります。 さらに、研究者たちはまた、塩がより高い電圧でアルミニウム集電体上で非常に安定していることを発見しました。これはまさに次世代のバッテリーが必要とするものです。

オーストラリア研究評議会 (ARC) の未来エネルギートレーニングセンター、StorEnergy (www.storenergy.com。au) 、この研究にも関わっていました。storEnergyは、オーストラリアのエネルギー業界で次世代の労働者を訓練および育成し、業界と学術のコラボレーションを促進することを目的とした、連邦政府が資金提供する業界変革トレーニングセンターです。storEnergyのディレクターであるディーキン大学のMariaForsyth教授は、次のように述べています。 「この研究は、政府が資金提供した研究協力が、オーストラリアが次世代の安全なバッテリー技術で主導的な役割を果たすのにどのように役立つかをうまく示しています。」

この研究は、Calixがオーストラリアのリチウムイオン電池の大規模製造という目標を達成し、オーストラリアでグリッド規模のエネルギー貯蔵システムを立ち上げるのに役立ちます。

カー博士は、「近い将来、これらの新しい陰イオンを熱的に安定した不燃性の液体塩に変換し、バッテリーを高温で動作させることを望んでいます。 現在の気候条件では、このような安全で安定したバッテリー技術を設計することは、オーストラリアで持続可能なグリッド規模のエネルギーソリューションを実装するために重要です。」