高電圧、高エネルギー密度のリチウムイオン電池は低コストで金属フリーであると報告されている
| Jerry Huang
編集者のメモ：研究者は、経済的で金属を含まない（環境に優しい）リチウムイオン電池の画期的な高電圧高エネルギー密度電気化学を報告しています。この4Vクラスの有機リチウムイオン電池は、高い理論容量と高電圧を特長としていますが、実用的なカソード材料と電解質は未踏のままです。
レドックス活性有機小分子は高電圧（> 4 V）リチウムイオン電池カソードに適用できますか？
投稿者：勝山裕人、小林博明、岩瀬和幸、ガンベ義之、本間イタル|初版：2022年3月10日先端科学
4Vクラス有機リチウムイオン電池
有機リチウムイオン電池は、理論上の容量が大きいために大きな注目を集めていますが、高電圧の有機カソード材料は未踏のままです。記事番号2200187で、勝山悠人、小林博明、本間イタルらが高電圧でのクロコン酸の電気化学を報告しています。理論的および実験的調査により、クロコン酸中の2つのエノラートが約4 Vの酸化還元を示し、エネルギー貯蔵に利用できることが確認されています。
概要
有機電池は理論容量が高いため大きな注目を集めていますが、高電圧有機活物質（> 4 V vs Li / Li +）は未踏のままです。ここでは、密度汎関数理論計算をサイクリックボルタンメトリー測定と組み合わせて、ジメチルスルホキシドとγ-ブチロラクトン（GBL）電解質の両方でリチウムイオン電池のカソード材料として使用するクロコン酸（CA）の電気化学を調査します。 DFT計算は、CA二リチウム塩（CA–Li2）が4.0 Vを超える酸化還元反応を受ける2つのエノラート基と、GBLに4つのリチウムイオンを貯蔵するための1949 Wh kg–1の材料レベルの理論エネルギー密度を持っていることを示しています。従来の無機および既知の有機カソード材料。サイクリックボルタンメトリー測定により、両方の電解質で約4Vのエノラート基による非常に可逆的な酸化還元反応が明らかになります。 GBLのリチウムイオン電池カソードとしてのCAの電池性能テストでは、3.9Vと3.1Vで2つの放電電圧プラトーがあり、5サイクル後に容量損失がない102.2 mAh g–1の放電容量が示されています。既知の最先端の有機小分子と比較して高い放電電圧を備えたCAは、将来の高エネルギー密度リチウムイオン有機電池の主要なカソード材料候補になることを約束します。
参照：
- https://doi.org/10.1002/advs.202200187