日本のAsahi Kaseiは、シリコンをベースとする負極を備えた高電圧リチウムイオン電池にリチウムを事前添加する新技術を開発したと発表した。この技術は、通常、最初の充放電サイクル中に発生する不可逆的な容量損失を低減し、エネルギー密度を高めるとともに、シリコンリッチ電池のコストを削減することを目指している。
この方法では、追加のリチウム源として炭酸リチウムを使用する。この物質は比較的低コストで、リチウムイオン電池業界での使用実績もある。しかし、リチウムの事前添加に使用することは難しかった。分解電圧が、電池セルの通常の定格動作範囲を大幅に上回っているためだ。
技術の仕組み
Asahi Kaseiは、電解液に特殊な添加剤を使用し、標準的なリチウムイオン電池の通常のセル電圧で炭酸リチウムの分解を促進する。炭酸リチウムは犠牲的なリチウム源として正極にあらかじめ添加され、初期充電中に分解してセルにリチウムを供給する。
この工程が重要なのは、シリコン製負極が抱える既知の問題に対処できるためだ。シリコン製負極は、初回充電時に容量の大部分を不可逆的に失う。この損失を補うには通常、正極の活物質をより多く使用する必要があり、材料消費量とコストが増加する。
試験結果と製造の可能性
ニッケル、マンガン、コバルトを含むNMCセルを用いた社内試験では、グラファイト90％と酸化シリコン10％で構成された負極において、この技術によりエネルギー密度が10％向上した。同社は、コストを削減しながら充放電サイクル寿命も改善したと述べている。
記事によると、この技術は既存の電池製造ラインに大幅な変更を必要とせず、幅広い正極・負極材料システムに適用できると見込まれている。そのため、製造ラインを全面的に再構築することなく、負極へのシリコン導入を段階的に進めたい電池メーカーにとって、この開発は関連性が高い。
実際に何が変わるのか
独立した評価と生産規模での検証によって結果が確認されれば、この技術はセルに貯蔵できるエネルギーの増加と、初期損失を補うために必要な正極材料の削減に役立つ可能性がある。ただし、Asahi Kaseiは最終的な商用製品の投入を発表しておらず、世界各地の顧客と協力して概念実証（PoC）評価を実施し、実用的な用途を検討すると述べている。
同社は、この技術のライセンス供与を計画しており、各顧客の開発段階に応じて段階的に調整できる柔軟な協業枠組みを提供する。この取り組みは、中期経営計画におけるTechnology-value Business Creation（TBC）イニシアチブの一環であり、特許、専門知識、データ、アルゴリズムなどの無形資産を、ライセンス供与を含む形態を通じて価値に転換することを目的としている。
Asahi Kaseiは、2025～2027年度に少なくとも10件の新たなライセンス契約を締結し、2030年頃までに累計で100億円以上の利益に貢献することを目指している。