関西学院大学理工学部の清水剛志博士研究員・中島謙介氏・吉川浩史准教授・田中大輔准教授らと大阪大学の北河康隆准教授の研究チームは、有機物を電極材料として用いたリチウムイオン電池で、2種類の有機分子を混ぜ合わせた電極材料の特性が、それぞれの分子を単一で用いた場合に比べて劇的に向上することを見出しました。

　リチウムイオン電池は、圧倒的に高いエネルギー密度を示すことからスマートフォンなどの各種デバイスに広く使われています。しかしながら、一般にリチウムイオン電池の正極材料にはコバルトなどの希少金属を用いた材料が使われており、より安価な有機物を用いた電極材料が広く探索されています。現在、数多くの有機材料が正極材料の候補として検討されていますが、本研究チームは、単一では低い特性しか示さない２種類の有機分子を1:1で混ぜることで、電極材料としての特性を劇的に向上させることに成功しました。これは、２種類の分子を混ぜ合わせることで、リチウムイオンが出入りできる「隙間」を合理的に作り出すことができるためであると考えられます。また、２種類の有機物を混ぜ合わせることで、材料の安定性も向上することを見出しました。低い電極特性しか示さなかった有機物２種類を単純に混ぜるだけで特性が劇的に向上することを実証した本成果は、これまで特性が悪いと思われていた有機分子でも、優れた電極材料として活用することが可能であることを実証した、新しい手法として広く活用されることが期待されます。

　本研究成果は、11月30日（日本時間）に総合化学誌「Chemical Science」オンライン版に掲載されました。（下記参照）

DOI: 10.1039/C9SC04175C
http://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2019/SC/C9SC04175C

 

《ポイント》
・２種類の有機物を混ぜ合わせた電極材料を用いたリチウム二次電池では、別々に有機物を用いた場合に比べて劇的に性能が向上することを見出しました。
・これは、有機物を混ぜることで、リチウムイオンが出入りできる隙間を作り出すことができたためであると考えられます。
・本成果で提案した有機電極材料の開発法を用い、多種多様な有機分子を適切に組み合わせることで、単一の有機物では実現できなかった優れた電極材料の開発に繋がることが期待できます。

詳しくは、下記の発表資料をご覧ください。

発表資料）リチウム二次電池の特性を劇的に向上する手法開発[ 866.11KB ]PDFリンク