2015年08月20日 13時00分 ハードウェア

ほぼ無限の寿命を持つバッテリーを作る方法が開発される

by Andy Armstrong



MITとSamsungが、現在のリチウムイオン電池で使われている液体状の電解質に代わる、固体電解質を開発したと発表しました。これによって、バッテリーの寿命が「ほぼ無限」まで延びるほか、安全性が向上し、耐寒性もアップすることがわかっています。



Samsung, MIT find way to make batteries with ‘indefinite’ lifetime – The Korea Times

http://www.koreatimesus.com/samsung-mit-find-way-to-make-batteries-with-indefinite-lifetime/



Going solid-state could make batteries safer and longer-lasting | MIT News

http://newsoffice.mit.edu/2015/solid-state-rechargeable-batteries-safer-longer-lasting-0817





広く使われているバッテリーであるリチウムイオン電池では、電解質に炭酸エチレン(エチレンカーボネート)や炭酸ジエチルなどの有機溶媒にリチウム塩を溶かした電解液が使われていますが、この有機溶媒が燃えやすいため、発火する事故などが起きています。



そこで求められていたのが、発火の危険性がない「固体電解質」なのですが、一般に固体電解質はリチウムイオンの伝導特性が有機溶媒系ほど良くないために充放電速度が遅いという問題がありました。





今回、MITとSamsungでは、この「固体電解質は電解液に比べて伝導特性が良くない」という点を、リチウム、ゲルマニウム、リン、硫黄の化合物である超イオンリチウムイオン導電体によって打ち破りました。物質科学・工学を専門とするMITのGerbrand Cede客員教授は「固体には十分な伝導特性がないと考えられてきましたが、そのパラダイムはひっくり返されました」と語っています。



これが超イオン導電体の結晶構造を図にしたもの。リチウム原子が緑色で描かれていて、硫黄原子が黄色、PS4四面体が紫、GeS4四面体が青。



by MIT



前述のように、リチウムイオン電池で発火する事故が起きているのは、リチウムが可燃性だからではなく、有機溶媒が燃えやすいため。電解液の使用をやめて固体電解質にすることで、まず発火の危険性がなくなります。



さらに、従来のリチウムイオン電池だとライフサイクルはJIS試験で500回から1200回ほど。充放電回数と一致するものではありませんが、固体電解質にするとサイクルは何十万にまで増加するので、ほぼ際限なく使い続けることができます。



また、副次的な効果として、電解液を使っているとおおよそ－20℉(－28.8℃)という寒さになったとき性能低下がみられますが、固体電解質であれば寒さに関係なく本来の性能を発揮することが可能。加えて、出力密度も従来比で20～30％改善するとのこと。



実用化されれば「寝ている間にスマートフォンやノートPCのバッテリーを充電していたら突然爆発した」という心配はなくなるかも。

