低コスト鉄を用いた高性能リチウムイオン電池

電池材料科学の最近の進展として、京都大学とスタンフォード大学の研究者らは、リチウムを豊富に含む酸化物、四鉄アンチモン酸リチウム(Li₄FeSbO₆)(以下、「四鉄アンチモン酸リチウム」)と呼ばれる有望な新しい層状酸化物材料を発表しました。この材料は、安価で豊富に存在する遷移金属であるを活用することで、リチウムイオン電池の高電圧駆動を可能にし、エネルギー密度の向上とコスト削減の両立が期待されます。

リン酸鉄リチウム(LiFePO₄)などの従来のリチウムイオン電池正極は、鉄の豊富さと安定性という利点を既に享受していますが、動作電圧、ひいてはエネルギー密度が制限されるのが一般的です。この新材料である四鉄アンチモン酸リチウムは、層状酸化物構造を有し、約4.2ボルトの動作電圧でリチウムイオンの可逆的な挿入と除去が可能です。充放電サイクル中は、酸化状態+3と+5の鉄間の酸化還元反応を利用し、既存の多くの鉄系正極材料よりも高い電圧で動作可能です。