高温素材プロセッシング・新材料（High-temperature materials processing , New materials）

[3410-13-01] 溶融塩電解精錬技術を応用したカルシウム金属二次電池の開発

○大内 隆成¹、サドウェイ ドナルド¹ (1. マサチューセッツ工科大学)

司会：大石哲雄（産業技術総合研究所）
Chairman: Tetsuo Oishi (AIST)

キーワード：カルシウム、電解精錬、液体金属電池

再生可能エネルギーを導入した次世代送電系統運用において大型二次電池の役割は大きい．このような大型二次電池として，我々は高温溶融塩大型二次電池Liquid Metal Battery（LMB）を提案・研究開発してきた．LMBは，二種の液体金属A (負極)とB (正極) で溶融塩 (電解質) を挟んだ構造の電池である．充放電反応はAとBの合金化／脱合金化反応であり，溶融塩中での電解精錬を双方向に進行させたものである．カルシウムは豊富な資源で高電圧が得られることから，LMBの負極として魅力的であるが，高融点 ，高反応性によるセル構造材料の制限，溶融塩への高溶解度とそれによる電子伝導度上昇 (電流効率の低下) などの課題がある．電極材料へのカルシウム合金／脱合金化反応 (放電／充電反応) を一つずつ詳細に解析することで，電極中のカルシウム金属活量，溶融塩中でのカルシウムイオン活量，および駆動温度を低減することで，溶融塩中へのカルシウム金属の溶解度を抑制できることを見出した．加えて，集電体の設計や，セル構造材料の選定により，極めて安定性の高いカルシウム金属電池を開発した．