高エネルギー密度型金属空気電池デバイスの研究

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本研究では革新的エネルギーデバイスである金属空気電池の構築のための新規電極・電解質の材料設計を行った。高活性な酸化物電極触媒は金属空気電池の出力特性を向上させることが出来るとともに、水素製造やリチウム空気電池への展開も可能である。特に温暖化対策のキーテクノロジーとして注目されている電気自動車では高エネルギー密度の蓄電池開発が重要であるが、次世代電池としての最有力候補は金属空気電池である。金属空気電池の中でも最高のエネルギー密度を有するのはリチウム空気電池であるが、このタイプの電池では金属リチウムを負極として、空気(酸素ガス)を正極活物質として用いるため、別の見方をすればリチウムを燃料とした燃料電池とも言える。Baek Seung-Wook博士の平成22年度の研究においてはナノ構造電極触媒とリチウムイオン伝導性の固体電解質の設計と材料開発を行い、そのイオン伝導特性の評価を行った。平成22年度、Baek博士の設計した画期的な電解質材料はナノ結晶Li_3PO_4からなる高イオン伝導性でリチウム負極に還元耐性のある新しい固体電解質材料を開発した。ナノ結晶Li_3PO_4とイオン液体とのコンポジット型電解質を作製し、その固体材料としてのリチウムイオン伝導性を評価した結果、10^<-3>S/cmの高いリチウムイオン伝導度を有していることが判明した。これらの新規開発した固体電解質とリチウム金属を接合させヘテロ界面の電気化学的安定性と電荷移動特性を評価した結果、リチウム金属負極への還元耐性を有しながら高い電荷移動特性を有した優れたヘテロ界面が形成されていることが判明した。この新規固体電解質の研究を進捗させ、空気電池と全固体型二次電池への応用を今後検討する。