自動車用リチウム空気電池の紹介

トヨタ水素燃料電池車（MIRAI）の発売前に、IBMは独自の自動車用空気リチウム電池を発表しました。早くも2009年に、IBMはBattery500Projectプログラムを提案し、現在の自動車のバッテリー容量とコスト管理を維持しながら、バッテリーが1回の充電で少なくとも805キロメートルの航続距離を維持できるようにする空気リチウムバッテリー技術を開発しました。現在の電気自動車の航続距離と比較して、5倍に増加しています。

IBMの空気リチウム電池の構造を図に示します。陽極はリチウム金属板で、陰極は表面炭素層で、中央に2つの電解質層があります。リチウム金属板の側面近くの電解液は、リチウム金属板から放出されたリチウムイオンを受け取る役割を果たします。炭素層の側面近くの電解質は、受け取ったリチウムイオンの炭素層へのより良い浸透に関与しています。 2つの電解質の間にバリアフィルムがあり、材料の異なる層間の相互侵入と汚染を防ぎます。

負極（金属リチウム）側は有機電解液、正極（空気）側は水溶液を使用しています。リチウムイオンのみが通過する固体電解質膜は、2つの電解質の間に配置されてそれらを分離します。これにより、電解液の混合が防止され、バッテリーの反応が促進されます。

負極用の電解液と組み合わせて、リチウム塩を含む有機電解液を使用します。有機溶剤は廃棄できませんが、使用が制限されています。正極用の電解質水溶液はアルカリ水溶性ゲルであり、微細炭素と亜酸化物触媒で形成された正極と組み合わされている。

リチウム空気電池では、放電反応により電解質水溶液に溶けやすいLiOH（水酸化リチウム）は固体のLi2Oではありません。酸化リチウムは、空気電極が堆積された後、作業を停止させることはありません。水や窒素なども固体電解質の隔壁を通過しないため、負極のリチウム金属と反応する恐れがありません。また、充電時に帯電用正極を配置すれば、導電性空気電極の腐食や経年劣化を防ぐことができる。

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