東レ（Toray Industries）の無孔セパレータは、リチウムイオン電池の容量を高め、ウェアラブル電子機器や電気自動車における電池の安全性を向上させる可能性があると、 Electronics Weeklyが報じた。

 

 

リチウム電池市場の拡大が続く中、容量とエネルギー密度の向上が求められている。高い理論容量と低い酸化還元電位を持つリチウム金属負極電池が今、注目を集めている。EWは次のように述べている。「この負極はまだ実用化されていない。充電中にリチウム金属表面にリチウムデンドライトが形成され、セパレータを貫通して短絡を引き起こし、安全性を損なうためである。リチウムデンドライトは微多孔膜の孔に沿って形成される。セパレータの孔をなくせばこの成長を止めることができるが、その代償としてリチウムイオン透過性が大幅に低下する。イオン伝導性を維持しながらデンドライトを抑制することが不可欠である」

 

リチウム金属負極を用いた 電池 は容量が大きく、より高い安全性が求められるため、セパレータにはより高い耐熱性と熱安定性が必要とされる。東レは、分子鎖間の間隔とリチウムイオンへの親和性を制御するために長年培ってきた高耐熱性アラミドポリマーの分子設計技術を用いて、この課題に取り組んだ。

 

優れた耐熱性を持つイオン伝導性の高いポリマーを使用することで、東レはリチウム金属負極電池におけるデンドライトの形成を抑制しつつ、「このポリマーを微多孔性セパレータの上に無孔層を形成する無孔セパレータとして」用いることでイオン伝導性を維持できることを発見した。

 

このセパレータは、デンドライトに起因する短絡を抑制し、100回の充放電サイクル後も容量の80%以上を維持する。明日のリチウムイオン電池に向けた超高容量と安全性の研究はまだ必要とされているが、電池需要がその実現を後押ししている。