高電圧・長寿命を実現した 次世代マンガン系リチウムイオン二次

高電圧・長寿命を実現した
次世代マンガン系リチウムイオン二次電池を開発
ＮＥＣ
スマートエネルギー研究所
本成果の特徴
▐ 5V級リチウムイオン電池を開発
 高電圧により、高エネルギー密度、低コストを実現。加えて
マンガン系スピネル構造による高安全性を保持。次世代大型
リチウムイオン電池の有力候補である。
▐ 酸化分解を抑制した新規電解液の開発により
寿命特性を大幅に向上。
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高電圧リチウムイオン電池の正極材料の開発
従来正極： LiMn2O4
新規正極： Li(Ni0.5Mn1.5)O4
スピネル型構造
⇒ 充電時の
結晶安定性が高い
Mnの一部をNiで置換
Niの価数変化利用により高電圧化
充電時電圧
正極放電曲線
Ni2+⇔Ni4+
動作電圧アップ
Mn3+⇔Mn4+
容量アップ
放電容量
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高電圧リチウムイオン電池の電解液
従来電解液
高電圧動作正極
カーボネート系溶媒
ガス発生 大
寿命低下
酸化分解発生
新電解液
高電圧動作正極
フッ素化溶媒
ガス発生抑制
寿命良好
高電圧リチウムイオン電池の電解液の開発による寿命向上
従来電解液
サイクル特性
500サイクル後
容量維持率 ~80% （20℃）
容量維持率 ~55% （45℃）
45℃ 500サイクル 試験後
（4.75～3Vで実施）
開発電解液
500サイクル後
容量維持率 ~80% （20℃）
容量維持率 ~60% （45℃）
45℃ 500 サイクル 試験後
（4.75～3Vで実施）
セル体積変化
膨れ率（＊） 2倍以上
膨れ率（＊） 10%
（＊）サイクル試験前後でのセル体積の増加率である。
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開発した電池と当社現行電池との比較
現行品
新規開発品
正極材料
スピネル型結晶
マンガン系材料
高電圧動作
スピネル型結晶
マンガン、ニッケル系材料
平均放電電圧
約3.8V
約4.5V
電池エネルギー密度
150 Wh/kg
約30%増加
（＞200 Wh/kg）
電解液
カーボネート系溶媒
開発品
（フッ素化溶媒）
エネルギー（Wh）
あたりのコスト
－
最大25%減(*)
(*) 大量生産を前提とした試算による。
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まとめ
▐ 高電圧マンガン系正極と高電圧用の新電解液を開発
し、高電圧動作のリチウムイオン電池を実現。
▐ 従来の４Ｖ系リチウムイオン電池と同等の寿命特性を
実現。
▐ 今後、本電池の容量・寿命・信頼性などの改善を進め、
電気自動車や大型定置型蓄電池への適用を目指す。
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