【日本】東芝、コバルトフリーのリチウムバッテリー正極材開発。2028年の実用化目指す

　東芝は11月28日、コバルトフリーの正極材を用いた新たなリチウムバッテリーを開発したと発表した。2028年頃に電動工具や産業機器等の小型高電圧用途での実用化を目指し、将来的にはEVバッテリー向けを視野に入れる。

　従来のリチウムバッテリーには、正極材にコバルトが多く含まれており、サプライチェーンの安定化、コスト、採掘現場での人権侵害等の問題を抱えていた。そのため近年、バッテリー開発各社は、コバルトフリーのバッテリー開発を進めてきていいる。

　同社が今回開発した5V級高電位正極は、これまで電解液の分解によってガスが発生することが課題だったが、電極の構成部材を改良。従来型の電解液を使用しながらも副反応を大幅に低減することに成功した。5V級高電位正極をリチウムイオン二次電池に採用することで、電池の高電圧化とパワー性能の向上が期待できるという。

　今回の実証では、同正極技術とニオブチタン酸化物（NTO）負極を組み合わせたリチウムバッテリー（ラミネート型）を試作。3V以上の高電圧、5分間で80%の急速充電性能、60℃の高温下でも優れた寿命特性を示した。

　目下、コバルトフリーのリチウムバッテリー正極では、スピネル型と呼ばれる高電位正極「ニッケルマンガン酸化物（LNMO）」が着目されている。しかし、同社によると、LNMOは作動電位が高いため、電解液が酸化分解してガス化し、電池が著しく膨れたり寿命が短くなったりする課題があった。これまでに、電解液の高濃度化、フッ素化溶媒・イオン液体の適用等、電解液の酸化耐性を向上する試みが多く報告されてきたが、ガス発生の抑制とリチウムイオンの良好な伝導性の確保の間でトレードオフの構造が生じていた。

　この課題に対し、同社は、ガス発生のメカニズムを解明し、抑制する技術と、負極表面で溶出イオンを無害化する技術を開発。今回の新技術の開発に至った。

【参照ページ】コバルトフリーな5V級高電位正極を用いた新たなリチウムイオン電池を開発

株式会社ニューラル サステナビリティ研究所