金属空気二次電池の出力とエネルギー密度の最大化を目指したセル設計

SDGs

研究内容

酸素の酸化還元反応は、水の電気分解や電解製錬、燃料電池、金属空気二次電池などに関わる学術的にも産業的に非常に重要な電気化学反応である。八木研究室では、酸素発生反応（水の酸化分解反応）およびその逆反応である酸素還元反応を促進する電気化学触媒の設計指針確立のための基礎研究を、大阪府立大学の山田幾也准教授や池野豪一准教授らと共同で進めている。その中で、酸化物中の遷移金属イオンや酸化物イオンの電子状態および構造が触媒活性に与える影響を明らかにしてきた。さらに現在、金属空気二次電池の出力とエネルギー密度の最大化のために、触媒の性能のみならず、価格や安定性などを考慮した部材の選定、様々な形状のセルや電極の設計・試作にも取り組んでいる。セルの形状は、言うまでもなく絶対的な正解の無いものではあるものの、確実に性能に影響を及ぼす極めて重要な因子である。

図1. 試作した亜鉛空気電池（左）と単セルでの性能
新規開発したNi-Co-S触媒がPt/C触媒の性能を上回った。基礎研究用に参照電極を挿入可能なセルを設計したが、電解液量と部材使用量を低減させたスリムなセルを設計することにより、さらなる高エネルギー密度化が可能である。
© 八木研究室

図2. ゲル電解質を用いて作製したシート状亜鉛空気電池のLED発光試験
電解液量の低減にはゲル電解質の使用も効果的であることを明らかにした。
© 八木研究室

連携への希望

本研究ではこのような視点から、安全かつ長期的に動作可能な金属空気二次電池の実用化を目標に、セル設計や部材の選定・加工、触媒の担持技術について共同で知見を蓄積していくことに興味・関心のある企業・団体との連携を希望する。金属空気二次電池以外にも、固体電解質やゲル電解質などを利用した新しい蓄電池の設計も検討している。
また、小学校、中学校、高等学校などの教育機関や自治体などからの、「蓄電池の原理や開発の歴史」に関する講演依頼に対しても積極的に対応する。

公開日 / 更新日

2021年11月16日

識別番号

No. 00004-01

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