大型放射光施設 SPring-8

公開日

2016年11月24日

2016年11月24日
トヨタ自動車株式会社

　Liイオン電池は、正極に金属酸化物を、負極に炭素材料を、電解液として有機電解液を用いた 電池である。充電時は正極から負極へ、放電時は負極から正極へ、Liイオンが電解液中を移動することで電流が流れるため、充放電において電解液中のLiイオンは重要な役割を担っている。

　これまで、充放電によって電極や電解液中のLiイオンの偏りが発生することは明らかになっており、その偏りが電池の使用領域の制限、すなわち電池の持つ性能を最大限引き出せる領域が減少する原因の一つとなっていた。しかし、Liイオンの偏りが生じるメカニズムを解明するにあたり、これまでの手法では製品の環境・条件と同一の状態で電解液中のLiイオンの挙動が確認できないという課題があった。

　こうした課題を解決するために、今回、新たに開発した観察手法の特徴は、以下の2つである。

　上記の手法を用いて、製品同等の電池(ラミネートセル)を使用し、実際に使用される環境・条件と同一の状態で、充放電の経過とともに電解液中のLiイオンの偏りが生じるプロセスをリアルタイムで観察することが可能となった。なお、今回の観察手法は、（株）豊田中央研究所、（株）日本自動車部品総合研究所及び4大学^*4と共同で開発した。

　今後、正負極やセパレーター、電解液の材料や構造、電池の制御の違い等によるLiイオンの挙動を観察し、電池性能低下のメカニズムを解析することで、搭載車両の航続距離や電池寿命といった電池の性能・耐久性向上に向けた研究開発につなげていく。

用語解説
※1 大強度X線と重元素を含む電解液を組み合わせてラミネートセルで可視化する手法(2016年10月現在、トヨタ調べ)

※2 特定国立研究開発法人理化学研究所(理研)が施設者として包括的運営を行う世界最高性能の大型放射光の実験・研究施設。運転・維持管理は公益財団法人高輝度光科学研究センター(JASRI)が行っている。(SPring-8： Super Photon ring-8 GeV)

※3 （株）豊田中央研究所が理研とJASRIの協力を得て、専用ビームラインとして設置したもの

※4 北海道大学、東北大学、京都大学、立命館大学の4大学