本セミナーでは、リチウムイオン電池の大容量化・高出力化に向けた正極材料の最新技術について詳解いたします。
リチウムイオン電池の高エネルギー密度化には、正極活物質の開発が急務である。その中で、高容量化と高電圧化が正極材料には求められている。これまでに種々の酸化物、あるいはリン酸塩化合物が正極活物質として提案されてきた。 より大きな容量を有する材料の開発の流れ、また、新規材料の開発状況について述べる。また、高電圧系の材料を用いるには電解液や表面修飾も重要であり、これらの観点から見た材料技術に関しても述べる。
最近のリチウム二次電池正極材料の問題点を明らかにするとともに、次世代正極材料として期待されているオリビン型正極材料の粒子構造制御による材料の高性能化について、講演者の最近の研究成果を用いて解説する。 また、今後の新規正極材料開発において、プロセス技術がキーテクノロジーであることを明らかにする。
ポリアニオン系正極材料が数多く提唱されてきたが、リン酸鉄リチウムがその実用化第一号となってきた。作動電圧は既存の正極材料と比較して若干低いものの熱安定性、安全性、寿命に優れ、改良次第では急速充放電深度の範囲を広く設定できる可能性を有する特徴ある材料である。 これらの長所を生かし、さらなる高電圧系 (5V系) への開発アプローチとして、リン酸鉄リチウムの基本特性、改良手法、製造プロセス、および関連特許について解説する。 量産化における課題やそれらに対するアプローチについて概説する。
CO2による地球温暖化対策として、自動車産業では電気自動車 (EV) やハイブリッド電気自動車 (HEV) の開発を進めてきた。対策効果の大きいEVをより一層普及させるためには、航続距離の延長と、電池コストの低減が課題である。これらを達成するためには、高エネルギー密度電池の開発が必要であり、そのための電池としてリチウムイオン電池が注目されている。この電池のよりいっそうの高エネルギー密度化を図るためには、正負極材料の飛躍的高容量化が必要である。 我々は、このための有力な正負極材料候補として、Li過剰層状固溶体系正極材料とSi系負極材料を選んで、NEDOのLi-EADプロジェクトに参加して検討してきた。 本講演では、Li過剰層状固溶体系正極材料についてのこれまでの検討結果と実用化への課題について包括的に述べる。