【LiB】旭化成、リチウムイオン電池の高エネルギー密度化とコスト競争力に貢献する炭酸リチウムを活用したリチウムプレドープ技術を開発

　旭化成は、炭酸リチウムを活用したリチウムイオン電池（LIB）におけるリチウム（Li）プレドープ技術^※1を開発した。
　同技術は、シリコン（Si）系負極等を用いたLIBにおける初回充電時の不可逆容量^※2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。同社は今後、同技術の社会実装に向け、LIBの開発・製造に取り組む電池メーカーを中心に、ライセンス提供を進めていく。

※1　初回充電時に負極側で消費されるLiを、あらかじめ電池内に補う技術。不可逆容量による容量ロスの低減を目的として検討される。
※2　初回充電時に負極に取り込まれたリチウムのうち、負極表面の被膜形成や副反応などに消費され、その後の放電で正極側へ戻らなくなる容量。不可逆容量が大きいほど、電池として実際に利用できる容量は低下する。

背景
　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、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。

　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ため、それを補うための正極材使用量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Liを供給するためのLiプレドープ技術が検討されている。しかし、従来のLiプレドープ技術では、Li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Liプレドープ技術が求められてきた。

技術の概要
　同社は、従来のLi供給材料と比較して安価で、LIB材料として使用実績のある炭酸リチウム（炭酸Li）に着目した。しかし、Li供給材料として使用するためには、炭酸Li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Liの分解電圧を低下させることで、炭酸LiをLIBにおけるLi供給材料とする新たなLiプレドープ技術の開発に成功した。

　同技術は、炭酸Liを正極材に混合し、炭酸Li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である。また、比較的安価な炭酸LiをLi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。

　同技術を高比率Si系負極を用いた次世代LIBに適用することで、以下の特長が期待される。

• LIBのエネルギー密度をはじめとする電池性能の向上
• 容量当たりの電池材料コストの低減
• 既存のLIB製造工程への高い適用性

　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、電池材料等の開発知見に加え、独自のシミュレーション技術およびマテリアルズ・インフォマティクス（MI）を活用した。

今後の展開
　同社は今後、同技術の社会実装に向け、高電圧型正極やSi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、ライセンス提供を進めていく。導入にあたっては、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ていく予定。
　ライセンス提供にあたっては、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。

　同社は、同技術のライセンス提供を通じて、LIBの高エネルギー密度化とコスト競争力向上に貢献し、幅広い分野における次世代LIBの普及を支援する。これにより、「持続可能な社会への貢献」と「持続的な企業価値向上」という2つのサステナビリティの好循環を追求していく。

参考
　リチウム電池分野を代表する国際会議「The 23rd International Meeting on Lithium Batteries（IMLB2026）」において、黒鉛90%／SiO 10%混合負極およびNCM正極を用いたリチウムイオン電池への適用例として、同社技術のポスター発表(Poster number：T06-P033)を行った。
https://imlb.org/posters/