東京大學開發了一項未含有高環境負荷且昂貴的鈷,但其能量密度仍比既有電池高出1.6倍的鋰離子電池。為了提高電池的運作穩定性,須僅引起儲存或取出能量的反應,並儘可能抑制其他反應(副反應)。副反應包括了由電解質引起的副反應與電極引起的副反應等2種類型,但現有研究大多集中於電解質的改善。然而在東京大學的近期研究中,證實了與電極電位相關之電極引起的副反應存在,並解明了其機制。
不使用鈷的鋰離子電池LiNi0.5Mn1.5O4|SiOx雖然能量密度是既有製品的1.6倍,但無法抑制高電壓運作時的劣化。為了實現LiNi0.5Mn1.5O4|SiOx電池的穩定運作,東京大學基於先前的研究結果,從頭開始設計了一款可以同時抑制電解質與電極引起的副反應,進而消除電壓限制的新型電解質。具體而言,包括了從①使用不會在正極側發生副反應的溶劑;②選擇能夠在負極側形成防止副反應之保護膜的鋰鹽,以及③可抑制負極副反應且防止正極側副反應之鋰鹽濃度控制等3個面向進行綜合考量後予以最佳化。
透過使用此電解液,已確認可對SiOx負極表面賦予耐膨脹收縮性、防止過渡金屬從正極溶出、防止鋁正極集電體腐蝕等效果,一次解決了LiNi0.5Mn1.5O4|SiOx電池等高壓電池特有的問題,成功地首度達成了實用水準的穩定運作。此項研究成果將可在望不使用地緣政治風險較高的鈷的情況下,開發出確保具有高電壓與高容量的實用高性能蓄電池,進而為落實永續發展社會有所貢獻。