日本で商品化されたリチウムイオン電池

私たちは、スマートフォンからノートパソコン、携帯ゲーム機や充電式掃除機にいたるまで多くの電池で動く製品に囲まれて生活しています。さらに、最近ではモーターで動く電気自動車も増えてきています。これらの動力源として主に用いられているのが1991年に日本で初めて商品化されたリチウムイオン二次電池です。

リチウムイオン二次電池は、正極（＋極）と負極（－極）にそれぞれLiイオンを受け入れる本棚のような積み重なった層状の構造を持つコバルト酸リチウム（LiCoO2）とグラファイトを使用しており、この正極と負極の間をLiイオンが移動する（正極の棚から負極の棚、もしくはその逆方向にLiイオンを移動）ことで電池の充電・放電が行われます。

リチウムよりも入手しやすい元素を使うには

現在の生活に欠かせないリチウムイオン二次電池ですが、Liの埋蔵量には限界があり、産出国も限られているため、Liの不足や価格上昇が課題となってきています。そこで、Liイオンに代わって埋蔵量が多く、多くの国々で入手可能な元素であるNaやK、Ca、Mgなどのイオンを用いた電池の開発が進められています。

これらの元素とLiでは元素のサイズが異なるため、そのイオンを受け入れる正極と負極の棚のサイズも、それぞれの元素に合わせて変更する必要があります（文庫本用の棚に図鑑などの大型の本が入らないようなもの）。そこで新しい電池の材料として、合成時の条件により直径や配置の間隔を制御できる筒状の構造のカーボンナノチューブに注目して研究を進めています。