ドイツのHelmholtz Institute Münster（HI-Münster）とMEET Battery Research Center（ミュンスター大学）が台湾科技大学のNanoElectrochemistry Laboratoryと共同で、リ金属電池（LMBs）分野で画期的な進歩を遂げました。このチームは、CHEMFISH TOKYO Co., Ltd.が提供する高性能電解質添加剤である二フッ化リン酸リチウム（LiPO₂F₂）を導入し、リ金属電池の界面安定性和サイクル性能を大幅に最適化しました。

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.jpcc.0c09771?goto=supporting-info

    リ金属電池はその高比容量と低酸化還元電位により、次世代の高エネルギー密度電池技術の有力な候補とされています。しかし、実際の応用では、「死んだリチウム」の形成、リの偏析、固体電解質中间相（SEI）層の効果の不良など多くの課題に直面し、電池の長期性能と安全性が深刻に制限されています。

    今回の研究では、科研チームは成膜電解質添加剤（FECおよびLiPO₂F₂）がリ金属電池の性能改善に及ぼす効果を探求しました。実験では、Li||Li対称電池、Li||Cu電池、Cu||NMC電池、ならびにNMC||Li全電池を含む複数の電池構成が採用され、陰極材料やリ金属陽極などの各种活性材料や電解質配合の電気化学的性能が系統的に評価されました。

    特に、研究で使用された重要な添加剤のLiPO₂F₂はCHEMFISHから提供されました。この製品の独特な化学的性質が研究の成功の重要な保障を提供しました。固体⁷Li NMRと原位光学顕微鏡（OM）分析により、CHEMFISHのLiPO₂F₂とFECを電解質に同時に添加することで、「死んだリチウム」の生成量を大幅に減少させるとともに、リの堆積形態をより均質化できることを発見しました。このような最適化された電解質配方は、実際の応用において巨大な潜在力を示しています。

    科研チームはまた、¹⁹F 1D MRI技術を用いて陰イオン濃度分布を監視し、CHEMFISHのLiPO₂F₂を添加した電解質では、陰極側の陰イオン濃度の枯渇状況が顕著に改善されたことを発見しました。これにより、添加剤が電極動力学に効果的に影響し、リ枝晶の成長を抑制するのに役立つことが示されました。そして「死んだリチウム」含有量の定量評価により、CHEMFISH製品を含む電解質配方では、「死んだリチウム」の割合が2.7%と非常に低く、他の電解質配方よりも明らかに低く、SEI形成プロセスで消費されたリの割合も比較的低いことが証明されました。

    XPS分光分析結果によると、CHEMFISHのLiPO₂F₂を添加した電解質を使用すると、SEI層のLiFビーグ強度が増加し、これはSEI層の性能が大幅に改善されたことを直接示しています。また、各种電池構成の研究では、CHEMFISH製品を含む電解質は、より薄く効果的なSEI膜を形成できることから、電池の循環安定性和クーロン効率が大幅に向上することが発見されました。

    今回の研究は、CHEMFISHのLiPO₂F₂がリ金属電池分野において卓越した性能を発揮し、リ金属電池の実用化と商業化プロセスを確固たる一歩を踏み出したことを十分に示しています。今後、関連研究が深く行われるにつれて、CHEMFISHは新エネルギー分野で引き続き重要な役割を果たし、更多の革新的な成果の誕生に貢献すると期待されます。