打破壁垒  高浓度电解液

       锂离子电池是由索尼、旭化成等公司于1991 年首次实现了商业化。随着后续的改进，虽然性能得到逐步提高，但已经接近技术上限。目前，能够打破这一壁垒的技术，寄希望于与固态电解质性质相近的高浓度电解液。再通过改进与之配套的电极材料等，实现进一步提高锂离子电池的性能。

通常的电解液（左图）会燃烧，高浓度电解液（右图）不会燃烧

       横滨国立大学渡边正义教授认为：“通过使电解液变浓，就会变成接近固体的性质。”它像固体一样不挥发，同时具有不易燃烧的特征，这不正是我们希望得到的高安全电池吗？渡边教授等人开发成功了相当于目前电解液浓度约3倍的高浓度电解液。

       通常的电解液中，仅一部分的有机溶剂的分子与锂离子结合。未结合的自由的分子能够离开电解液，游离挥发出来。在反复进行充电和放电过程中容易分解，成为电解液、电极等的劣化的主要原因。引人注目的是被称作“聚醚类”的有机溶剂，它有将锂离子包围在中间的性质。通过混合比例上下功夫，发现了各种分子形态的聚醚几乎全部能与锂离子结合。这种电解液可以有效地防止电极等的劣化，开发出长寿命的电池。

       东京大学的山田淳夫教授等人在2014 年使用高浓度电解液，将电池的充电时间降到通常锂离子电池的1/3已取得了成功。山田教授说：“在以往的常识中如果达到高浓度的话，电池反应速度会变慢，高浓度电解液被认为不适合于锂离子电池。

       在2017年里，开发成功了难燃的浓厚电解液，它还具有锂离子电池灭火剂的作用。它使用了难燃的磷酸三甲酯作为有机溶剂。即便接近火它也不会起火燃烧，如果加热到摄氏200度，就会产生可熄灭火焰的蒸气。因而，它可以成为开发抑制锂电池着火的不起火电池的契机。

       虽然新型电池的各种各样的功能值得期待，但主要问题还是成本上。实验室合成这些电池用的材料，价格极其昂贵。山田教授认为：“将来实现了量产，材料不再是特殊，价格成本自然会下降。”

       作为电极材料的改良方法之一，是开发一种新的材料混合到现有正极材料中使电池的容量和输出功率都提高。光学玻璃龙头企业大原制作所（三井系）开发了这种可抑制在快速充电和低温条件下容量降低的添加材料。这种独立开发的玻璃材料叫做“LICGC”，可混合到固态电池的正极材料中使用。将LIGGC 添加到正极材料中试作的固态电池，以电池的充电速度3倍的速度快速放电，与普通锂离子电池（LIB）相比容量增加了约40%，在摄氏零下20 度时增加了约25%。预测这种电池可以适合在寒冷的地方稳定工作。在其他的实验中，也确认到缩短充电时间的和提高输出功率等的改良。

       冈山大学的寺西貴志助教等开发成功了可快速充放电相关正极。他着眼于研究可以吸引锂离子的金属氧化物。在正极材料的粒子表面包覆上含钛和钡等物质粒子后，可使试作的电池以通常的锂离子电池的5 倍速度进行充电。

       电动汽车(EV)即使是快速充电也需要花数十分钟时间。这是相比只要加油就能马上起动的燃油车来说，电动汽车存在的最大劣势。寺西助教说：“如果能够应用新技术的话，EV 的充电时间有望缩短。”通过电解液和电极的改进，看到了锂离子电池的性能提高的曙光。

       只要打破现有常识继续不断开发，相信能在现有锂离子电池的基础上开辟出一条通往下一代新型电池的道路。