后鋰電池時(shí)代：哪種電池技術(shù)會(huì)脫穎而出（四）

空氣電池采用新的離子液體

　　比全固體電池的潛力還要高的是被稱為“終極電池”的鋰空氣電池。鋰空氣電池的正極采用空氣中的氧，因此可大幅提高能量密度。不過(guò)，有觀點(diǎn)指出空氣極的還元反應(yīng)存在難題等。

　　在本屆電池研討會(huì)上，豐田宣布通過(guò)在鋰空氣電池的電解液溶劑中采用離子液體N，N─二乙基─N─甲基─N─甲氧基銨雙三氟甲基磺酰胺（DEME-TFSA），可實(shí)現(xiàn)與有機(jī)溶劑相當(dāng)?shù)娜萘浚▓D11）注6）。

　　圖11：與有機(jī)溶劑差不多的離子液體

　　豐田通過(guò)在鋰空氣電池的電解液溶劑中采用乙醚類離子液體DEME-TFSA，實(shí)現(xiàn)了與有機(jī)溶劑相當(dāng)?shù)娜萘俊?/P>

　　注6） 豐田與豐田中央研究所以“作為L(zhǎng)i-O2電池用電解液的乙醚類離子液體”為題發(fā)表了演講［演講序號(hào)：2G04］。

　　鋰空氣電池用電解液溶劑的研發(fā)主流——有機(jī)溶劑雖然有望實(shí)現(xiàn)高容量化，但副反應(yīng)較大而且有揮發(fā)性，因此缺乏穩(wěn)定性。豐田之前采用N─甲基─N─丙基哌啶雙三氟甲磺酰胺（PP13-TFSA）離子液體也確認(rèn)可以像理論上一樣發(fā)生充放電反應(yīng)，但一直存在容量低的課題。此次的DEME-TFSA與PP13-TFSA相比有望實(shí)現(xiàn)約3倍的高容量化。

　　有機(jī)化合物備受期待

　　雖然著眼于2030年的新一代電池研究相關(guān)的話題比較多，但旨在提高目前的鋰離子充電電池性能的研究開(kāi)發(fā)勢(shì)頭也絲毫沒(méi)有減退。

　　目前的鋰離子充電電池正極材料采用鈷酸鋰（LiCoO2）、3元系（LiNiMnCoO2）、錳酸鋰（LiMn2O4）、磷酸鐵鋰（LiFePO4）等（圖12）。不過(guò)，這些正極材料的理論容量都在200mAh/g以下。因此，探索容量在200mAh/g以上的新材料，以及為將最大性能提高到理論容量值而在正極材料中添加添加物的開(kāi)發(fā)日益活躍。

　　圖12：多樣化的正極材料

　　在本屆電池研討會(huì)上，關(guān)于有機(jī)化合物和固溶體類材料等正極材料的發(fā)表有很多。

　　容量最大提高到1000mAh/g

　　在通過(guò)采用新材料實(shí)現(xiàn)200mAh/g以上鋰離子充電電池的候補(bǔ)技術(shù)中，關(guān)注度最高的是有機(jī)充電電池。正極采用有機(jī)化合物的有機(jī)充電電池的理論容量最大可達(dá)到近1000mAh/g。而且不使用重金屬。因此具備重量輕，資源限制少的優(yōu)勢(shì)。

　　不過(guò)，有機(jī)充電電池雖然單位重量的能量密度高，但單位體積的能量密度卻比較低。而且，鋰電位大多只有2～3.5V。因此，要想實(shí)現(xiàn)與目前的鋰離子充電電池相同的能量密度，至少要找到具備400～600mAh/g容量的有機(jī)化合物。

　　村田制作所計(jì)劃有機(jī)化合物“采用紅氨酸，力爭(zhēng)2020年前后實(shí)現(xiàn)業(yè)務(wù)化”（該公司）。紅氨酸如果發(fā)生四電子反應(yīng)，就能實(shí)現(xiàn)890mAh/g的理論容量。在本屆電池研討會(huì)上，作為本田技術(shù)研究所與日本Carlit的共同研究成果，