電気化学研究室

リチウム二次電池、燃料電池、レドックスフロー電池に代表される電気化学的エネルギー変換システムは、高効率でクリーンなシステムであり、電気自動車用電源、電力貯蔵、家庭用コージェネレーションなどに利用され、21世紀社会の持続的発展に向けて化石燃料の有効利用や環境問題を解決するためのキーテクノロジーである。これら電気化学的エネルギー変換システムの高性能化や新規開発を目指して、電極反応の基礎的解明と新規材料の開発を行っている。

1) リチウムイオン電池：

電気自動車用電源や分散型電力貯蔵に用いられる大型のリチウムイオン電池を実用化するためには、電池のエネルギー密度、出力密度、安全性を飛躍的に向上させる必要がある。これらの高性能化をめざして、特にシリコン負極や高電位正極の開発を進めるとともに、原子間力顕微鏡、ラマン分光法などの“その場”分析法を用いて電極反応の基礎的な解析を行っている。また、電池の長期耐久性を保証する技術の開発に向けて、非破壊で稼働中の電池の内部インピーダンスを推測する劣化診断法の研究に取り組んでいる。

2) 燃料電池：

固体高分子形燃料電池（PEFC）の本格的な普及を実現するために、カソード触媒の白金の使用量を削減することを目指して、産官学連携の研究プロジェクトのもとでコアシェル触媒の開発に取り組んでいる。また、次世代の燃料電池として、アンモニアを燃料とし700～900℃の高温領域で作動する固体酸化物形燃料電池（SOFC）の開発をめざして、アンモニアの分解に高い活性を示すアノード触媒の開発を行っている。

3) 新しい電池反応系の開発：

電気自動車の航続距離を伸ばして本格的に普及させるためには、電池のエネルギー密度を飛躍的に向上させることが必要であり、リチウムイオン電池をはるかに凌駕する性能を示す新しい二次電池が求められている。次世代の二次電池として、リチウム以外をキャリアとする二次電池（マグネシウム二次電池など）に注目し、電池反応系の探索や、電極材料およびそれに適した電解質材料の開発を行っている。また、太陽光発電や風力発電を利用して安定した電力供給を行うためには、メガワット超級の電力貯蔵システムが必要である。レドックスフロー電池は有力候補の一つであるが、その飛躍的な性能向上に向けて主に電解液に注目して開発を進めている。