三星ＳＤＩと米研究チーム、リチウムメタル電池の商用化課題を克服

三星（サムスン）ＳＤＩが主導する韓米共同研究チームが、「次世代電池」と呼ばれるリチウムメタル電池の寿命と安全性を高める技術を開発した。２３日、三星ＳＤＩは米コロンビア大学との産学協力を通じ、同電池に適用可能な新たな電解質組成を開発したと明らかにした。

リチウムメタル電池は、従来の三元系（ＮＣＭ）電池に比べエネルギー密度が約１．６倍高い。小型空間に多くのエネルギーを蓄えられるため、ウェアラブル機器などへの活用が期待される中核技術の一つとされる。ただ、数十回の充放電で寿命が尽きるという制約があり、商用化の障害となってきた。

共同研究チームは「ゲル高分子電解質」を適用し、性能劣化の主因とされる「デンドライト」の形成を効果的に抑制することに成功した。デンドライトとは、充電や使用の過程で正極と負極の間を移動するリチウムイオンの一部が適切に移動できず蓄積して生じる、針状の物質を指す。これが堆積すると分離膜を損傷させ、火災の危険を高めるほか、電池寿命も短縮する。

研究チームは、液体電解質より密度の高いゲル形態の高分子電解質を用いることで、物理的にデンドライトの生成を抑え、発火リスクを低減した。今回の論文は、エネルギー分野の学術誌『Ｊｏｕｌｅ（ジュール）』の最新号に掲載された。

三星ＳＤＩ研究所のチュ・ヨンラク所長（副社長）は「今回の論文は、リチウムメタル電池の安全性改善技術が学術的に検証された点に大きな意義がある」と述べた。コロンビア大学のYuan Yang教授は「今回の研究により、次世代電池の商用化に一歩近づくことになる」と語った。


パク・ジョンミン記者 blick@donga.com