全固体型アルミニウム空気二次電池 No.1 (β版)

 

大晦日,来年の抱負は,レアメタルフリーの二次電池を目指して,アルミニウムーヨウ素イオン二次電池等の研究開発にチャレンジしたく思っており,そのための情報検索のβ版です。

アルミニウム二次電池でWeb検索しますと,冨士色素株式会社さん関連の情報が多々出てきました。

以下は,それらのリンクのリストです。

 

 

(1) 報道関係各位

世界初!アルミニウム-空気電池の初の二次電池化を実現 (2019年月4月24日)

http://www.fuji-pigment.co.jp/pres.pdf

 

1. 資源的に豊富で安価なアルミニウムを電極材料とした新型蓄電池

2. リチウムなどの空気に酸化されやすく不安定な物質は一切使わないので、空気中で安定に作動し、

また空気中で製造も可能

3. 全ての材料が空気中で安定なので非常に安全であり、リチウムイオン電池などのように爆発や燃焼

したりする心配が全くありません

4. 理論的には二次電池として最高といわれるリチウム-空気電池に次ぐ2番目の理論値容量がありま

 す。(リチウム-空気電池:11400Wh/Kg アルミニウム-空気電池:8100Wh/Kg)

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<特長>

本研究で作成されたアルミニウム-空気電池の電池構造は、負極としてアルミニウム金属板を、電解

液として水酸化ナトリウム水溶液を用いて、負極と正極である空気極と電解液の間に酸化物から構成さ

れるアルミニウムイオン伝導体(タングステン酸アルミニウム)を組み合わせます。このアルミニウム

-空気二次電池を空気中で 0.2mA/cm-2の放電レートで放電すると、初期放電容量は 5.3mAh/cm-2 と

なりました。また、30 回目の放電容量も約 4.4mAh/cm-2 となり、放電容量が 8 割以上維持されてい

るのでアルミニウム-空気電池が二次電池として機能することができることが証明されました。

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ただ電解液が蒸発しない構造に

設計しましたが実際は作成したアルミニウムイオン伝導体の酸化物の多孔性が原因で、実験中も2-3

日ごとに 1 回の電解液の補充が必要でした。扱いやすく安価な電解液なので、実用化された時も電解液

を定期的に補充することも不可能なことではないのですが、可能であるならば電解液の蒸発の問題も今

 

後クリアしていかなければならない課題です。

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上記のアルミニウム-空気電池に関しては,プレスリリースに合わせてWeb記事が複数報道されおり,

コインセルタイプの全固体型アルミニウム-空気二次電池の試作品の写真も掲載されています

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(2)  冨士色素、全固体型のアルミニウム-空気二次電池の開発に成功

TECH マイナビニュース

掲載日 2019/04/24 12:57

 

https://news.mynavi.jp/techplus/article/20190424-814292/

 

同社は、金属 - 空気電池として安価なアルミニウムに着目した研究を行ってきた。その理論容量はリチウムイオン電池の150~250Wh/kgと比較すると最大で54倍となる8100Wh/kgと、飛躍的に電池容量を増加させる可能性がある。

 

写真: 開発されたコインセルタイプの全固体型アルミニウム-空気二次電池の試作品

https://news.mynavi.jp/techplus/article/20190424-814292/images/001.jpg

 

 

(3) 新型の高容量電池が登場!?全固体型アルミニウム空気二次電池の開発に成功

身近な金属「アルミニウム」×「空気」をエネルギーにした近未来型二次電池の誕生

EMIRA 2019.5.24

 

https://emira-t.jp/topics/10331/

 

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しかし、かねてからアルミニウム空気電池を研究していた冨士色素が、2013年に世界で初めての二次電池化に成功。現在でも性能を高めるための研究が繰り返されているという。

そして今回、開発されたのが全固体型のアルミニウム空気二次電池だ。負極にアルミニウム、空気極(正極)には炭素やチタン系などの材料を使用。電解質にはイオン液体に類似した深共晶溶媒を用い、かつ最適な添加剤を複合化させることで電解質の固体化に成功した

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アルミニウム空気二次電池の概念図

https://emira-t.jp/app/wp-content/uploads/2019/05/1.jpg

 

 

(4)  アルミニウム-空気電池の初の二次電池化

J-GLOBAL ID:201902280838522421   整理番号:19A2480204

https://jglobal.jst.go.jp/detail?JGLOBAL_ID=201902280838522421

 森良平 (冨士色素), クリーンエネルギー,28(10),49-55(2019)

 

・イオン液体に塩化アルミニウムを混合した電解液の最適化により正極の酸素雰囲気下での酸化物や水酸化物としての沈殿を抑制し金属アルミニウムへの還元析出を促進。

・空気極として活性炭,ペロブスカイト型セラミック,カーボンアロイ,金属誘起構造体,TiC等を評価し,TiCの場合だけ空気極での副生成物生成が抑制可能。

・負極アルミニウム,空気極TiCと上記電解液の組合せが電池内部全体の副生成物生成を抑制し,安定な二次電池実現が可能で,これらの結果を元に全固体化に向けて検討中。

 

 

(5) 冨士色素株式会社>研究開発

http://www.fuji-pigment.co.jp/research.html

 

 

(6) A new structured aluminium–air secondary battery with a ceramic aluminium ion conductor

 Ryohei Mori, RSC Adv., 3, 11547–11551 (2013)

http://www.fuji-pigment.co.jp/Aluminum-Air-Battery.pdf

 

 DOI: 10.1039/c3ra42211a

 https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2013/ra/c3ra42211a

 

 

(7) A novel aluminium–air secondary battery with longterm stability

 Ryohei Mori, RSC Adv., xx, 1–6 (2014).

http://www.fuji-pigment.co.jp/Aluminum-Air-Battery-2.pdf

 

DOI: 10.1039/c3ra44659j

https://pubs.rsc.org/en/content/articlelanding/2014/ra/c3ra44659j

 

 

 

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