LGエネルギーソリューションとKAISTの共同研究チームが、次世代バッテリーとして注目されているリチウムメタル電池の性能を画期的に高められる技術開発に成功した。
LGエネルギーソリューションは7日、リチウムイオン電池対比走行距離を約50%増やし、充電・放電効率および寿命も大幅に改善できるリチウムメタル電池関連の源泉技術の開発に成功したと明らかにした。
今回の研究論文は世界的な科学学術誌「Nature Energy」に掲載され、その成果が認められた。
これはLGエネルギーソリューションとKAISTが次世代リチウムメタル電池関連の源泉技術開発のために2021年に設立した共同研究センター「FRL(Frontier Research Laboratory)」が2年余りの研究を続けてきた末におさめた成果だ。
FRLはLGエネルギーソリューションが国内外有数の大学および機関と共に、次世代バッテリー関連研究開発(R&D)課題を遂行する共同研究センターだ。 LGエネルギーソリューションはKAISTの他にも、米サンディエゴカリフォルニア大学（UCSD）、ドイツ·ミュンストン大学やヘルムホルツ研究所などとFRLを運営している。
リチウムメタル電池は既存の黒鉛系陰極材をリチウムメタルに代替しながら、既存のリチウムイオン電池より陰極材の重さと体積を大幅に減らすことができるのが特徴だ。 これにより、エネルギー密度と走行距離を大幅に向上させることができ、代表的な次世代バッテリーの一つに挙げられる。
だが、既存のリチウムメタル電池の場合、陰極表面に発生する「デンドライト(Dendrite)」と液体電解液による持続的な腐食(Corrosion)がバッテリーの寿命と安全性を脅かす限界と指摘されてきた。
共同研究チームはこの問題を解決するために「ホウ酸塩-ピラン(borate-pyran)基盤の液体電解液」を世界で初めて適用した。
この電解液は充電・放電時にリチウムメタル陰極表面に形成される数ナノメートル厚さの固体電解質層(Solid Electrolyte Interphase、SEI)を緻密な構造に再構成することで、電解液とリチウムメタル陰極間の腐食反応を遮断する役割をする。
これにより、リチウムメタル電池の充電・放電効率を向上させることはもちろん、1回の充電で900km走行が可能なほどエネルギー密度を高めることができる。 従来の高性能電気自動車に適用されるリチウムイオン電池の走行距離約600kmより50%高い水準だ。
この他にも400回以上再充電が可能なほど寿命安定性の確保も可能だ。 また、今回の研究で具現されたリチウムメタル電池は全固体電池とは違って、駆動時に高い温度と圧力が要求されず、電気自動車の走行距離を高めるための簡素化された電池システム設計が可能だと会社側は説明した。
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