新しい全固体 Li-S 電池設計によりエネルギー密度が向上

リチウムと硫黄の化学反応により、リチウムイオン電池に含まれる金属の代わりに低コストの硫黄を使用して、より高いエネルギー密度が可能になります。


研究チームは、1キログラムあたり最大600ワット時のエネルギーを蓄える新しい固体リチウム硫黄（Li-S）電池を構築した。この技術は、電気自動車、航空機、ドローン、ポータブル電源システムで使用できるバッテリーをより軽量、より安全、より効率的にすることを目的としています。

リチウム硫黄電池は、リチウムイオン電池に見られる高価な金属の代わりに硫黄を使用します。硫黄は安価で簡単に入手でき、重量比でより多くのエネルギーを貯蔵できます。しかし、初期バージョンの Li-S 電池は、内部の液体電解質が多硫化物と呼ばれる望ましくない化合物を形成するため、問題に直面していました。これらはエネルギー損失を引き起こし、バッテリー寿命を縮めました。

これを解決するために、ドイツの研究チームはバッテリーの液体部分を固体材料に置き換えました。これにより、バッテリーがより安定し、時間の経過とともに化学的損傷が軽減されます。この設計では、硫黄 - 炭素陰極、薄いリチウム金属陽極、およびハイブリッド固体電解質が使用されています。チームは、大規模生産に適した、1 キロワット時あたり 86 ドル未満のコストで 550 Wh/kg を達成することを目指しています。

このプロジェクトでは、チームの DRYtraec コーティング法も使用されており、製造中に化学溶剤を使用する必要がありません。このプロセスにより、生産エネルギーが最大 30% 節約され、二酸化炭素排出量が削減されます。既存のリチウムイオン生産ラインにも適合するため、メーカーは導入しやすくなります。

すべてのテストとプロトタイプの作業は、ドイツにあるフラウンホーファーの先進バッテリー技術センターで行われます。チームは、電気航空や無人航空機システムなど、高エネルギーと軽量を必要とする業界に、今後数年以内に実用的なプロトタイプを提供する予定です。