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高電圧・高安全性蓄電池を実現するフッ素系電解液を開発
―電気自動車の性能、飛躍的に向上へ―

2010年3月25日
国立研究開発法人新エネルギー・産業技術総合開発機構
ダイキン工業株式会社
学校法人 関西大学

NEDOの次世代自動車向け蓄電池開発プロジェクトの一環としてダイキン工業株式会社と関西大学の石川正司教授らは高電圧・高安全性蓄電池を実現するフッ素系電解液を開発しました。4.7Vというこれまでにない高電圧での安定した充放電を確認し、また引火点を持たない組成にも出来、安全性に優れていることを確かめました。この成果を活用することによってより高性能、安全、低コストな電気自動車等用リチウムイオン電池の開発が期待されます。

1.背景

  現状の電気自動車における技術的な課題である航続距離の延長のためには、蓄電池のエネルギー密度向上が必須であり、電極のエネルギー容量増大と、作動電圧の上昇に向けた材料開発が進められています。 

2.成果の特徴

(1)航続距離への寄与

 この度、ダイキン工業株式会社、関西大学 石川正司教授らはフッ素系電解質を開発し、高電圧用途に適した正極材料を用いた電池において4.7Vというこれまでにない高電圧での安定した充放電を確認しました。(30サイクル充放電の時)また、従来の正極材料を用いた場合でも4.5Vという高電圧での安定した作動が可能であることを確認しました。
 従来の4Vから4.7Vに電圧が向上したことで単純にエネルギー密度が向上するだけでなく、これまでにない高い電圧にまで耐えうる材料が出てきたことで、新たな電極材料を使用する可能性が出てきました。この成果によりさらに航続距離が向上するための新たな糸口を発見したことになります。

(2)安全性向上への寄与

 フッ素系化合物の特徴として非常に安定であるということが上げられます。この電解液は電極付近での分解反応が起こりにくく、また引火点を持たない組成にも出来るため、特にリチウムイオン電池の安全性を高めます。

(3)高温時の特性向上

 非常に安定な化合物であるため、高温条件下でのサイクル特性、貯蔵特性が向上されます。

(4)技術的詳細

 今回開発した電解液は含フッ素溶媒(フッ素化エーテル)に数種の添加剤を加えたものです。含フッ素溶媒は、炭素原子とフッ素原子の強固な結合力により、熱や電気で分解しにくい安定性を持つため、5V級の正極を用いる電池にも適用できる可能性がありました。しかし、一般的なフッ素系溶媒には混合した場合に他の電池材料と分離してしまったり、低温時に固形物が析出してしまう等といった課題があり、均一な溶液として提供することが難しいと考えられていました。
 そこで電解液においては、溶液が安定な状態で存在出来るように分子の構造を最適化する事で、課題を解決しました。
 含フッ素溶媒(フッ素化エーテル)自体は引火点がなく、充電電極との発熱を伴う分解反応が抑制されるため、従来品より安全性を高めた電池開発が可能になります。

 なお、この成果のさらなる詳細については、3月29日の電気化学会で石川教授の特別講演(特1I28)の中で発表される予定です。

3.お問い合わせ先

(本プレス発表の内容についての問い合わせ先)
NEDO  燃料電池・水素技術開発部
宍戸、白神
TEL 044-520-5264

(プレス発表/取材に関する問い合せ先)
NEDO  広報室
萬木(ゆるぎ)、田窪
TEL  044-520-5151