中国、高エネルギー密度一次電池で画期的な性能向上を実現

この記事のポイント

• 中国科学院大連化学物理研究所が、高エネルギー密度かつ高出力な軟包リチウム一次電池を開発しました。
• 低倍率でエネルギー密度750Wh/kg以上、放電倍率を100倍に向上させ、瞬時の大電流供給が可能になりました。
• 特殊な正極材料の開発と、材料から電芯までの生産ライン構築により、この成果を実現しました。
• ドローン、ロボット、宇宙機器など、瞬時のパワーを必要とする先端装備への応用が期待されています。

中国、一次電池のパワーにブレークスルー

中国科学院大連化学物理研究所のエネルギー触媒変換全国重点実験室、陳忠偉チームは、25Ah級の軟包リチウム一次電池を開発したと、10日に発表されました。中国電子技術標準化研究院安全実験室の検査によると、この電池は低倍率下でエネルギー密度が750Wh/kg、1285Wh/Lを超え、一次電池としては高エネルギー密度の領域に達しています。さらに、放電倍率を100倍に向上させることが可能であり、この成果は中国が高出力一次電池分野で国際的なトップレベルに躍り出たことを示しています。これにより、高度な装備に、自律開発された「電力の心臓」を搭載できるようになります。

「持続力」に加え「爆発力」が求められるシーン

ドローンが突風に遭遇して急停止・ホバリングする必要がある場合、ロボットが起伏の激しい地形を瞬間的に乗り越えるために力を出す必要がある場合、宇宙船の姿勢調整で数秒間の大電流供給が求められる場合、あるいは野外の地震計が無人地帯で長年待機していても「起動したらすぐに使える」必要がある場合など、これらのシナリオには、電池に「持続力」だけでなく「爆発力」が求められます。従来のリチウム一次電池は長期間の電力貯蔵が可能ですが、いざという時に「力が足りない」という課題がありました。

先進技術が実現した高性能

開発された25Ah級軟包リチウム一次電池技術は、放電倍率を100倍（1C倍率下での放電）に向上させています。この電池のエネルギー密度は656Wh/kg、1130Wh/Lに達します。さらに重要なのは、このエネルギー密度帯において、その倍率性能が国際的な先進レベルに達している点です。10Cでの短時間大電流放電、常温での比出力4487W/kg、4Cでの連続放電能力を備えています。マイナス40℃の極寒下でも、1Cでのエネルギー密度は447Wh/kgを維持し、年間の自己放電率は1%未満です。これにより、高エネルギー密度下での高出力出力を真に実現しました。

材料開発から量産まで、一貫した体制を構築

エネルギー触媒変換全国重点実験室の主任であり研究員でもある陳忠偉氏は、チームが正極材料の源流からブレークスルーを達成し、高エントロピー酸化物を設計したことで、比容量は430mAh/g（ミリアンペア時毎グラム）を超えたと述べています。さらに、年産10トン級の中間試験ラインを建設し、材料から電芯までの全プロセスを確立しました。この電池は第三者機関による試験認証を既に通過しており、ドローン、ロボット、宇宙船シミュレーター、野外センサーノードなどで検証が加速されています。これにより、特殊装備向けに「すぐに使えて、すぐに強力」な動力源が構築されることになります。（記者：張蘊）

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