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電池：外部からのLi供給が電池のLi不足と寿命限界を一変させる
Nature 638, 8051 doi: 10.1038/s41586-024-08465-y
リチウム（Li）イオンは、充電式電池のエネルギー貯蔵機能の中核を成している。現在の技術は、精巧なLi含有電極材料に依存してLiイオンを供給しており、そうした電極材料を厳重に保護することで適切な寿命を確保している。従って、Li不足型材料は電池設計から除外され、活性Liイオンが消費されると電池は機能しなくなる。今回我々は、セルレベルのLi供給戦略によってこの限界を打ち破ったことを報告する。この戦略では、組み立てたセルに外部から有機Li塩が追加される。この塩はセル形成中に分解してLiイオンを遊離し、有機配位子を気体として放出する。この過程は非破壊的かつ迅速に進むため、セルの解体を必要とせずセルの完全性が維持される。我々は、そうした機能性塩を発見するために機械学習を利用し、トリフルオロメタンスルフィン酸リチウム（LiSO2CF3）が最適な電気化学的活性、電位、生成物形成、電解質溶解性、比容量を示すことを特定した。我々は概念実証として、負極フリーのセルで3.0 V、1192 Wh kg−1のLiフリー正極（酸化クロム）と、388 Wh kg−1のパウチセル（サイクル寿命440回）に組み込まれた有機硫化ポリアクリロニトリル正極を実証した。これらの系は、従来のLiイオン電池と比較して、エネルギー密度の改善、持続可能性の向上、コストの低減を示した。さらに、市販のLiFePO4電池の寿命が少なくとも1桁延長された。外部からのLi供給を繰り返したところ、市販のグラファイト|LiFePO4セルは1万1818サイクル後でも96.0％の容量保持率を示した。
