電池：n型導電性ポリマーによって可能になった実用的なリチウム–有機電池

豊富でリサイクル可能な有機電極材料を用いた有機電池は、資源に限りがある鉱物由来の無機電極材料に依存する商業用リチウムイオン電池に代わる、持続可能で環境に優しい代替品をもたらす。しかし、有機電池の実用化は、有機電極材料の本質的な絶縁性と溶解性によって厳しく阻まれている。今回我々は、優れたイオン・電子混合輸送と低い溶解性を示すポリ(ベンゾジフランジオン)（PBFDO）というn型導電性ポリマー正極を用いた、実用的な有機電池を報告する。このPBFDO正極は、電気化学過程全体を通してnドープ状態を維持するとともに、安定かつ可逆的な酸化還元特性、高い電気伝導率、顕著なリチウムイオン拡散係数を示し、伝導性添加剤を追加する必要がない。その結果、質量負荷が最大206 mg cm⁻²という超高質量負荷ポリマー正極が実現し、42 mAh cm⁻²という高い面積容量がもたらされ、ロバストなサイクル安定性が実証された。さらに、実用的な2.5 Ahのリチウム–有機パウチセルが作製され、255 Wh kg⁻¹という優れたエネルギー密度が達成された。特に、今回の導電性ポリマー正極は、−70～80℃という広い温度範囲にわたって効率的に動作し、優れた柔軟性と安全性を示しており、極端な条件やウエアラブル電子機器への応用に大きな可能性を有する。

目次へ戻る