有機電解液を用いたフッ化物イオンシャトル二次電池の開発

Abstract

我々の住むこの世界は原子分子から構成され，運動（移動），熱，光，電気，反応等のエネルギーが生み出されている．これらのエネルギーを理解し，制御していくことは，我々の生活を便利にするだけでなく，深みや豊かさを与えてくれる．2011 年3 月11 日に我々 が経験した東日本大震災は，そのエネルギーに関する技術のあるべき姿を再考するきっかけとなり，現在，エネルギーの理解と制御に関わる研究は最も注目されるトピックスの一つとなっている．多くのエネルギー技術の中で二次電池を用いてエネルギーを蓄積し，利 用する時，場所，そして量を制御する技術は，多様性を有する社会を築く基盤となり得ることから，その持続的な発展が強く望まれている．二次電池の中で，リチウムイオン二次電池は現在最も広く利用されている．これまでリチウムイオン二次電池は電子機器等を中心に利用されてきたが，電気自動車や再生可能エネルギーの貯蔵等二次電池を使用する対象が拡大するにつれて，求められる性能も高くなっている．そこで，リチウムイオン二次電池の性能を超える新しい二次電池の開発が期待されている．このような現状の中，筆者らの研究グループは，社会の要請に応えるべく新しい電池系として「フッ化物イオンシャトル二次電池」の開発を進めている．フッ化物イオンシャトル二次電池は，フッ化物イオンの電解質中でのシャトル現象によって，金属フッ化物／金属電極の脱フッ化・フッ化反応を進行させ起電力を得る．筆者らは室温でのイオン伝導や電極との界面接合状態に優れている有機溶媒を用いた電解質（有機電解液）を用いたフッ化物イオンシャトル二次電池に注目し，その開発を進めてきた．本稿では，フッ化物シャトルイオン二次電池の動作原理，これまでの背景，経緯，そして近年の開発状況等について紹介したい．