世界初、従来比最大4倍の電池出力を実現する「ポーラス集電体」をスタンフォード大学と共同開発

2024/09/30

株式会社村田製作所
代表取締役社長　中島 規巨

ポーラス（多孔質）集電体

株式会社村田製作所（以下、「村田製作所」）はスタンフォード大学との共同研究により、リチウムイオン二次電池の出力を大幅に増加させることが可能な「ポーラス集電体（PCC）」（以下、「当技術」）の開発に世界で初めて^※1成功しました。当技術をリチウムイオン二次電池に導入すると、従来の集電体を用いた場合と比較して、最大で4倍の出力を発生させることができます。
当技術は、アイデアを発案したスタンフォード大学とリチウムイオン二次電池開発のノウハウを有する村田製作所が共同で研究開発したことで誕生しました。村田製作所は今後、当技術のリチウムイオン二次電池実装に向けた技術開発を推進していきます。
_{※1 当社調べ。2024年9月30日時点}

従来のリチウムイオン二次電池の最大4倍の出力と超急速充電を実現

リチウムイオン二次電池の高出力化と軽量化を同時に実現

従来のリチウムイオン二次電池では集電体にアルミニウム箔や銅箔が用いられていますが、当技術に置き換えることで電池を軽くすることが可能です。^※2
_{※2 円筒型セルにポーラス集電体を導入した場合、重量は10％程度減少し、重量あたりのエネルギー密度は10％程度上昇する試算}

リチウムイオン二次電池の安全性向上

当技術を導入したリチウムイオン二次電池は集電体の一部に樹脂を用いているため、ショートした際にも熱暴走しづらく、電池の安全性を高めることが期待されます。

広くデバイスの電動化を加速

従来のリチウムイオン二次電池には「円筒型」と「積層型」の2つの型があります。当技術はどちらの型にも適用できるため、リチウムイオン二次電池が使われているデバイスに広く使用することが可能です。また、当技術を使用した効果はバッテリーが大きくなるほど顕著になるため、これまで実現できなかった大容量リチウムイオン二次電池の高出力化や急速充電が可能になります。つまり、従来の電動工具や電気自動車をはじめ、これまでリチウムイオン二次電池では対応できなかった大型バスやトラック、飛行体などの電動化にも期待が広がります。

村田製作所は、当技術をリチウムイオン二次電池に実装し、これまでにない高出力・超急速充電を実現することで、より効率の良いエネルギー社会を実現します。さらに、これまで化石燃料に頼らざるをえなかった大型の動力源を高出力リチウムイオン二次電池で電動化することにより、カーボンニュートラルな社会の実現に貢献します。

※2024年10月1日追記
こちらで当技術の共創パートナーを募集しています。

※2024年10月9日追記
・参考文献：Yusheng Ye, Rong Xu, Wenxiao Huang, Huayue Ai, Wenbo Zhang, Jordan Otto Affeld, Andy Cui, Fang Liu, Xin Gao, Zhouyi Chen, Tony Li, Xin Xiao, Zewen Zhang, Yucan Peng, Rafael A. Vila, Yecun Wu, Solomon T. Oyakhire, Hideaki Kuwajima, Yoshiaki Suzuki, Ryuhei Matsumoto, Yasuyuki Masuda, Takahiro Yuuki, Yuri Nakayama & Yi Cui, “Quadruple the rate capability of high-energy batteries through a porous current collector design”, Nature Energy 9, 643–653 (2024). 
・画像提供：スタンフォード大学