低コストでEV向け次世代LIBの性能向上、不可逆容量の課題を解決する新技術：材料技術

旭化成は、炭酸リチウムを活用したリチウムイオン電池を対象としたリチウムプレドープ技術を開発した。同技術は、シリコン系負極などを用いたLIBにおける初回充電時の不可逆容量の課題を解決し、LIBの高エネルギー密度化とコスト競争力向上に貢献することが期待される。

[遠藤和宏，MONOist]

　旭化成は2026年8月20日、炭酸リチウムを活用したリチウムイオン電池（LIB）を対象としたリチウムプレドープ技術を開発したと発表した。リチウムプレドープ技術は、初回充電時に負極側で消費されるリチウムを、あらかじめ電池内に供給する技術で、不可逆容量による容量ロスの低減を目的として使用が検討されている。

開発では独自のシミュレーション技術とMIを活用

　近年、電気自動車（EV）をはじめ、ヒューマノイドロボットなど、LIBの将来的な用途拡大が見込まれる分野では、LIBのさらなる高エネルギー密度化が求められている。これに対応するため、シリコン（Si）系負極材料による高容量化や正極の高電圧化といった技術開発が進められている。

高エネルギー密度LIBが求められるEVとヒューマノイドロボットの用途［クリックで拡大］ 出所：旭化成

　一方で、Si系負極は、従来の黒鉛負極と比べて、初回充電時に大きな不可逆容量が生じるという課題がある。特に、負極へのSi系材料の添加率を高めた高エネルギー密度設計の次世代LIBでは、不可逆容量の増大に伴い実際に利用できる電池容量が低下する。それを補うための正極材使用量の増加による電池コスト上昇が生じる可能性がある。

　この課題への対応策として、初回充電時の不可逆容量によって失われるリチウムを供給するためのリチウムプレドープ技術が検討されている。しかし、従来のリチウムプレドープ技術では、リチウム供給材料のコスト、電池性能への影響、既存のLIB製造工程への適用性などが課題となる場合があり、低コストで量産適用性に優れたリチウムプレドープ技術が求められてきた。

　そこで同社は、従来のリチウム供給材料と比較して安価で、LIB材料として使用実績がある炭酸リチウムに着目した。しかし、リチウム供給材料として使用するためには、炭酸リチウムの分解電圧がLIBの定格電圧範囲を大きく上回るという課題があった。

　この課題に対し、電解液の添加剤技術によって炭酸リチウムの分解電圧を低下させることで、炭酸リチウムを、LIBにおけるリチウム供給材料とする新たなリチウムプレドープ技術の開発に成功した。

　同技術は、炭酸リチウムを正極材に混合し、炭酸リチウムの分解を促進する添加剤（分解促進剤）を電解液に加える電池構成で実現できる。このため、既存のLIB製造工程との親和性が高い技術だ。また、比較的安価な炭酸リチウムをリチウム供給材料として活用することで、容量当たりの材料コスト低減にもつながる。

同技術のイメージ図［クリックで拡大］ 出所：旭化成

　今回の技術を、高比率シリコン系負極を用いた次世代LIBに適用することで、LIBのエネルギー密度をはじめとする電池性能の向上や容量当たりの電池材料コストの低減が期待される他、既存のLIB製造工程への適用性も高いという。

同技術によりLIBの放電容量密度を10％向上［クリックで拡大］ 出所：旭化成

　なお、同技術の開発では、同社が長年蓄積してきたLIBやリチウムイオンキャパシター、電池材料などの開発知見に加え、独自のシミュレーション技術とマテリアルズインフォマティクス（MI）を活用した。

　今後は、同技術の社会実装に向け、高電圧型正極やシリコン系負極を活用した高エネルギー密度LIBの開発／製造に取り組む電池メーカーを中心に、ライセンス提供を推進する。導入に当たっては、顧客の電池セルでの検証や試作評価を通じて、量産適用に向けた検討を段階的に進める予定だ。

　ライセンス提供に当たっては、関連する技術情報の提供および知的財産の使用許諾を含めた展開を想定している。

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