大阪府立大学は5月24日、次世代型蓄電デバイスであるリチウム－硫黄二次電池の実現に向けて、硫化リチウムベースの固溶体と硫化物固体電解質を組み合わせた正極を開発し、正極の容量および寿命を飛躍的に改善することに成功したと発表した。
リチウム－硫黄二次電池が実用化すれば、より高容量かつ長寿命なポータブル電子機器、家庭用分散型電源、非常用電源の開発に大きく貢献するという。
電極が軽量のリチウム（Li）と硫黄（S）から構成されるリチウム－硫黄二次電池は、従来のリチウムイオン電池の5倍以上の理論エネルギー密度を持つ。しかし、電極反応時に中間反応生成物である多硫化リチウム（Li2Sx）が有機電解液に溶出するため、電池容量が劣化するという問題がある。
さらに、Li＋イオン貯蔵材料の硫化リチウム（Li2S）自身が絶縁体であるため可逆容量が小さく、従来のリチウムイオン電池以上のリチウム－硫黄電池を構築するにはLi2S正極材料の高容量化が必要だった。これまでカーボンとの複合化や硫化リチウムの微粒子化などさまざまな方法が検討されていたが、理論容量に対して最大でも70％程度の容量しか取り出せていなかったという。
今回、低容量の原因がLi2Sの低い伝導性であると考え、Li2Sとハロゲン化リチウムから構成されるLiSベースの固溶体（Li2S-LiI）を開発し、硫化物固体電解質と組み合わせた正極を開発した。この正極は、Li2Sの理論容量とほぼ同等の1100mAh g－1以上の可逆容量を示し、充放電繰り返し試験では2000サイクルの間、容量劣化が観測されず、長寿命化したことを確認した。
科学技術振興機構（JST）戦略的創造研究推進事業 先端的低炭素化技術開発・特別重点技術領域「次世代蓄電池」（ALCA-SPRING）および日本学術振興会 特別研究員奨励賞の支援を受けて実施した。研究成果は「Advanced Sustainable Systems」誌に2017年5月24日（ドイツ時間）に掲載された。
