高電位作動オリビン型正極材料の新規合成プロセスの開発

摘要

リチウムイオン二次電池は，正極と負極の間をリチウムイオンが移動することで充電や放電を行う二次電池である。この電池は，おもにリチウムと遷移金属からなる複合酸化物やリン酸塩(LiCoO_2，LiMn_2O_4,LiFePO_4など)を用いた正極，炭素材料からなる負極，有機溶媒からなる非水系電解液で構成される。2019年にこの電池の開発に貢献した日本人を含む3名(S.Whittingham博士，J.B.Goodenough博士，吉野彰博士)の研究者がノーベル化学賞を受賞したことで，リチウムィォン二次電池が再ぴ話題となり，その開発•実用化の歴史も，たびたび紹介されている。ここではその詳細は割愛するが，リチウムイオンを挿入•脱離できる正極と負極，さらには非水系の電解液とを上手く組み合わせることで最終的にリチゥムイオン二次電池が実現し，それを1991年にソニー·エナジーテックによって商品化されたということである。この電池は，従来の鉛蓄電池，ニッケル水素電池，ニッケルカドミゥム電池などの二次電池と比較して重量および体積エネルギー密度が非常に大きかったため，その後，ノートパソコンや携帯電話などの小型電子機器の電源として急速に普及し，現在に至っている[1]。近年では，CO_2排出量の削減や省エネルギーのため，電気自動車用の電源として，あるいは自然エネルギーの安定供給のための電力貯蔵用電源としてさらなる利用が期待されている。しかしながら，これまでこの電池の正極材料としておもに用いられてきたコバルト酸リチウム(LiCoO_2)は，熱安定性が低くいため安全性に問題があり，さらに大型電力貯蔵電源としてはエネルギー密度が不十分であることから，これに代わる新規正極材料の開発が求められている[2]。