SK onが常温でも駆動できるリチウムメタルバッテリー用高分子電解質の共同開発に成功した。
SK onはテキサス大学の故John Bannister Goodenough教授の研究チームと新規高分子電解質である「SIPE(single-ion conducting polymer electrolyte)」を開発したと16日、明らかにした。
Goodenough教授はリチウムイオンバッテリーの容量を2倍に増やしたバッテリーの先駆者だ。 2019年、97歳でノーベル化学賞を受賞し、最高齢ノーベル賞受賞記録も立てた。 2020年からSK onとリチウムメタルバッテリーを実現するための「固体電解質」の共同開発を進めてきた。 昨年6月の死亡後、教え子のHadi Khani教授が研究チームを率いている。
該当研究は電気化学分野の権威ある学術誌「J. Electrochemical Society」に掲載された。
高分子電解質は価格が安く製造が容易で、次世代固体バッテリー素材と評価される。 しかし、酸化物系、硫化物系に比べてイオン伝導度が低く、70~80℃の高温でのみ駆動する点が克服しなければならない課題の一つと考えられる。
SIPEはイオン伝導度とリチウムイオン運搬率を改善し、これを解決した。 従来の高分子電解質に比べ、常温イオン伝導度を約10倍（1.1x10-4S/cm）まで引き上げ、リチウムイオン運搬率も0.2から0.92へと5倍近く増やした。 常温駆動が可能な背景だ。
リチウムイオン伝導度とリチウムイオン運搬率が高くなれば、バッテリー出力や充電性能も向上する。 実際の実験結果、SIPEを適用したバッテリーは低速充放電(0.1C)対比高速充放電(2C)時にバッテリー放電容量が77%で維持された。 固体電解質はイオン伝導度が低く、高速充電時の放電容量の低下が目立つが、これを最小化したわけだ。
固体電解質界面(Solid Electrolyte Interphase)の安定性を高め、デンドライト形成も抑制した。 リチウムメタルバッテリーは陰極で、黒鉛ではなく金属リチウムを使用し、エネルギー密度を大幅に高めることができる。 ただ、商用化のためには慢性的なデンドライト現象の解決が欠かせない。
SKオンのキム·テギョン次世代バッテリーセンター長は“今回の研究成果を土台に、高分子電解質を適用した固体バッテリー開発に一層速度を高めることができると期待する”とし、“SK onは新規素材技術競争力を土台に、今後、次世代バッテリー分野の成長機会を先取りしていく”と述べた。
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