기존 리튬 이온 배터리의 작동 상한 전압을 훨씬 웃도는 초 5V 리튬 이온 배터리의 실용 수준의 안정 작동을 도쿄 대학 그룹이 처음 달성했다.
저탄소·지속가능 사회의 키 디바이스인 리튬 이온 전지는, 그 용량이 개량에 의해 이론 최대치에 도달하고 있는 한편, 작동 상한 전압은 4.3V 정도에 머물러 있어, 한층 더 고에너지 밀도화에 는 작동 전압의 향상이 필수가 되고 있다.그러나, 고전압 작동시에는, 전해액과 정극 활물질이 격렬하게 열화되어 버리기 때문에, 실용화 레벨에서의 장기 안정 작동의 실현에는 이르지 않았다.
이러한 가운데, 본 그룹은 고전압 리튬 이온 전지의 다각적인 분석을 실시한 결과, 정극에 첨가되고 있는 탄소 도전 조제에의 전해액 중의 음이온(마이너스 이온)의 삽입이 지금까지 놓쳐져 중요한 열화 인자임을 발견했다.탄소 도전 조제의 흑연층 사이에 음이온(마이너스 이온)이 들어가는 것에 의해 구조가 파괴되어 버려, 정극 전체의 도전성이 저하되어 충방전 안정성에 큰 영향을 미친다고 한다.
그래서, 이 부반응을 효과적으로 억제하는 "짙은"(고농도) 전해액을 채용함과 함께, 정극 표면에 음이온(마이너스 이온)의 투과를 방지하는 보호막을 형성하는 용매를 채용하였다.이 전해액에서는, 음이온(마이너스 이온)이 리튬 이온과 강하게 연결되어(배위하고) 있기 때문에, 탄소 도전 조제에의 음이온(마이너스 이온)의 삽입이 억제되고, 동시에 보호막이 음이온(마이너스) 이온)의 투과를 방지하면서, 정극 활물질의 표면을 고전압 동작(고산화 분위기)으로부터 보호할 수 있다.
이것에 의해, 5.2V를 상한 전압으로 하는 리튬 이온 전지의 실용 레벨의 장수명화(초기 용량비 93% 유지율/1000회 충방전)를 달성.이론적 한계에 가까워지고 있던 리튬 이온 전지의 성능을 현격히 끌어올리는 차세대 전지의 가능성을 나타냈다.
