東大、新方式二次電池「デュアルイオン電池」を開発

新方式二次電池「デュアルイオン電池」の開発


１．発表者：東京大学大学院工学系研究科　応用化学専攻　教授　水野哲孝


２．発表のポイント：
　◆従来とは異なる電極反応を利用した新方式の電池である、「デュアルイオン電池」の開発に成功した。
　◆「デュアルイオン電池」では、正極材料中を酸化物イオン、電解質中は負極材料に合わせたイオン、すなわち２種のイオンが移動する。ひとつの正極の材料で、リチウム、ナトリウムなどさまざまな負極と組み合わせて使用できる。
　◆実証に用いた正極（カルシウムと鉄の酸化物）と負極（ナトリウム）をはじめ、希少な材料を含まず非常に安価な電池の実現が期待できる。


３．発表概要：
　プラグインハイブリッド自動車や電気自動車、また風力や太陽光発電などの新エネルギーの利用に向けて、現在広く使用されているリチウムイオン電池よりもエネルギー密度が高い電池の開発が強く求められている。これらの性能のほか、電池には低価格で高い安全性も要求される。
　東京大学大学院工学系研究科の水野哲孝教授ら研究グループは従来の電池が抱える問題を解消するような電池の開発に取り組み、「酸素ロッキング電池」という二次電池（注１）を提案し、実証してきた。しかし、これまでの「酸素ロッキング電池」は安全性が高い一方で、エネルギー密度が十分ではなく、改良が求められていた。
　今回、研究グループは、電池の正極として酸化鉄（IV）カルシウム（CaFeO3（＊））、電解質としてナトリウムイオン（Na＋）、負極として金属ナトリウム（Na）を用いることにより、新しい作動方式であるデュアルイオン電池の開発に成功した。
　この新たな方式の電池では、正極材料中を酸化物イオン、電解質中は負極材料に合わせたイオン、すなわち２種のイオン（デュアルイオン）が移動する。今回示したようにナトリウムイオン電解質、リチウムイオン電解質など、さまざまな電解質が利用可能なため、従来のリチウムイオン電池やナトリウム電池のように負極に適した正極材料の探索は必要なく、同一の正極材料に対してリチウムやナトリウムを負極として使用することが可能となる。また、正極の材料として、今回の実証に用いたカルシウムとナトリウムの酸化物（CaFeO3）など希少金属を含まない化合物が利用可能であり、従来のリチウムイオン電池で使用されてきた毒性が高く、しかも高価格なコバルトを使用せず安価に電池の作製が期待できる。
　本研究は、日本学術振興会の最先端研究開発支援プログラムにより、助成を受けて行われた。

　＊「CaFeO3」の正式表記は、添付の関連資料を参照


　※以下の資料は、添付の関連資料「参考資料」を参照
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