身の回りの自然エネルギーを吸収して自己再生する次世代電池(光空気二次電池)の研究

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身の回りの自然エネルギーを吸収し、自己再生する蓄電池の実現は、電池研究に携わる者の長い間の夢であり、クリーンで省エネルギーという時代の要求にも応え得るものである。また、ユビキタス電源やマイクロマシン用電池実現への道を拓く技術としての期待もあり、このような電池開発への要請は益々高まる趨勢にある。本研究の目的は、これら要請に応え、空気中の酸素をエネルギー源とした放電と光エネルギーによる自己再生(充電)を可能にする新しい系の二次電池を実現するための基礎技術を確立することにある。平成19年度は、前年度に引き続き、負極をLaNi_<5-x>Al_x系水素吸蔵合金活物質とSrTiO3系光吸収材からなる複合電極、正極を酸素還元触媒(Pt-C)、電解質をKOH水溶液で構成した電池系を中心に、(1)電荷分離・蓄積技術、(2)高効率光充電技術、(3)高エネルギー密度化技術、(4)長寿命化技術等の検討を進めた。具体的には、項目(1)、(2)について、光吸収材や活物質組成が電池特性に与える影響を明らかにするとともに、電気化学的測定手法により、負極反応や電極/電解質界面で光反応が生起するエネルギーレベルを解明した。その結果、光反応を活性化し、光充電の高効率化を実現するには、活物質の最適化による水素化反応の貴電位化と光吸収材の最適化による光励起レベルの貴電位化が極めて有効であるとの知見を得た。また、項目(3)について、金属Ti電極の放電生成物自身の光反応性を利用した電池系の高エネルギー密度化効果を検証するとともに、項目(4)については、電解質組成と電解質中の水分子透湿量、および、放電性能との関係を調べ、通常の室温環境下では電解質濃度6mol・dm^<-3>のKOHが透湿を抑制し、長寿命化効果が大きいことを明らかにした。