有機合成化学による二次電池用電極活物質の開発現況と展開

摘要

携帯型電子デバイスやハイブリッドカー，そして電気自動車などの普及に伴い，安全で軽量な高性能二次電池の需要が近年高まっている。現在広く用いられている高い出力電圧とエネルギー密度を有するリチウムイオン（Li-ion）二次電池の多くは，コバルト酸リチウム（LiCoO_2）を正極活物質として使用している。この物質は，コバルト酸化物から構成される層とリチウムイオンの層が重なった構造を有しており，リチウムイオンが層間に出入りすることで充放電を行う（図1）。その構造上，過充電を行うとリチウムイオンの過剰な放出により，層状構造の変形·破壊，また酸素ガスの発生による発火の危険性がある（図1）。そのため，実際に利用できる容量は，理論値の6割程度（150～170A h/kg）に限定されている。さらに，コバルトはレアメタルであり，海外からの輸入に強く依存しているために，資源調達に不安要素を抱えている。このような問題の解決に向けて，現在安全かつ安価な正極活物質の開発が活発に行われている。本稿では，Li-ion二次電池に代わる新たな高性能二次電池の開発に向けて，有機合成化学による正極活物質の開発研究の現状について述べる。