「耐発火性を有する高エネルギー密度リチウムイオン二次電池」を実現

株式会社半導体エネルギー研究所（神奈川県厚木市、代表取締役会長CEO：山﨑 舜平、以下SEL）は、民生機器向け用途のリチウムイオン二次電池について、釘刺し試験による安全性実証実験を実施しました。本実証では、SELが新たに開発した正極活物質材料であるNi添加コバルト酸リチウム（以下、LCNO™）を適用しました。これにより、耐発火性を有しつつ、かつ、高いエネルギー密度を実現するリチウムイオン二次電池を実現しました。SELが今回開発したLCNO™電池は、コバルト酸リチウム（LCO）電池の持つ高いエネルギー密度を損なわずに、耐発火性能を向上させることに成功しました。釘刺し試験において、試作LCNO™電池は発火せず、セル表面の温度上昇も無く、熱暴走が生じていないことを確認しています。また、LCNO™はLCO市販製品と比べて正極材料の放電エネルギー密度が向上しています。これはLCNO™が持つ構造安定性が重要な役割を果たしています。正極活物質であるLiCoO₂（LCO）は、充放電を繰り返すことで劣化することが知られています。一般的なLCOは、充電時にH1-3相に相変化し、CoO₂層がずれてしまうため、放電時に元の状態に戻ることができなくなります。SELが新規開発したLCNO™は、LCOへのNi、Mg添加を行っています。これにより層状岩塩構造のLCO中のLiサイトにNiやMgが入り、CoO₂層を支え、充電状態でも層状岩塩構造が崩れないことが確認されています。LCNOは、4.6V以上の高電圧充電においてもH1-3相にはならず、O3相とは異なる結晶構造（O3’相）に変化することがXRD測定により確認されています。今回の開発が、発火事故の無い安全・安心な社会の実現に貢献できるものと確信しております。