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2005年02月15日

業界初 スズ系アモルファス負極を採用した次世代リチウムイオン二次電池を商品化

〜 当社従来比約3割の高容量化を実現 〜

ソニー株式会社は、リチウムイオン二次電池の負極にスズ系アモルファス材を採用し、当社従来品と比較して単位体積当たり約3割高容量化したハイブリッドリチウムイオン二次電池「Nexelion」(ネクセリオン)を業界に先駆けて実用化、本年春より“ハンディカム”向けバッテリパックとして商品化します。
  • ハイブリッドリチウムイオン二次電池「Nexelion」
    ハイブリッドリチウムイオン二次電池「Nexelion」
近年のモバイル機器の高機能化と小型化に伴い、電源であるリチウムイオン二次電池には更なる高容量化・小型化が求められています。 これを実現するために、今回開発したハイブリッドリチウムイオン二次電池「Nexelion」は、従来の黒鉛系負極材に代えて“スズ系アモルファス材料”を採用、従来品と比較して単位体積当たりの電池容量を約3割増やすことに成功しました。 

スズやケイ素、あるいはこれらの元素を含む化合物は、リチウムイオン二次電池の高容量化を実現する負極材料として注目されてきましたが、これらの元素を用いた場合、充電・放電時の粒子形状の変化が大きく、実用化においてはサイクル特性(充放電を繰り返すことにより電池容量が低下する現象)の改善が大きな課題でした。
今回新たにサイクル特性に優れた「スズ系アモルファス負極」の開発に成功し、新開発の正極材、電解液、電池構造などの採用とあわせて、高容量リチウムイオン二次電池の商品化を実現しました。
また、「Nexelion」は、高容量であることに加えて、充電特性や低温放電特性が良いなどの特長を持っています。

 今回開発した「Nexelion」を採用したリチウムイオン二次電池は、第一弾として“ハンディカム”向けバッテリパックに採用します。同製品で採用するセルは直径14mm、高さ43mmの円筒形14430サイズで電流容量910mAh(当社従来品比3割アップ)、電力容量3.15Wh(当社従来品比2割アップ)と業界最高容量を実現し、スタミナ駆動に対応します。なお、充電電圧は4.2Vで、黒鉛系リチウムイオン二次電池と同じ充電システムの使用が可能です。

ハイブリッドリチウムイオン二次電池「Nexelion」の主な特長

1.新開発 スズ系アモルファス負極
従来のリチウムイオン二次電池の負極には、ソフトカーボン、ハードカーボン、黒鉛などの炭素系材料が用いられています。新開発の「スズ系アモルファス負極」は、スズ、コバルト、炭素などの複数元素を原子レベルで均質混合し、アモルファス化処理した材料です。この負極材を採用することにより、充電・放電時の粒子の形状変化を抑え、充放電サイクル特性の向上を図っています。
この「スズ系アモルファス負極」は、充電時の単位体積あたりのリチウムイオン密度を現行黒鉛負極に対して5割向上することが可能となり(当社比)、この結果、電池容量の大幅な高容量化を実現しました。
2.新開発 マルチコンポジット正極
正極には、高容量、高安全性、合成の容易さなどの観点から、コバルト、ニッケル、マンガンなど複数の金属元素を結晶構造中で最適原子比にて混合した複合酸化物材料を採用、これを実績ある高耐熱性コバルト酸リチウムと最適組成で配合しています。この「マルチコンポジット正極」の採用により、従来と同じ電圧を用いる充電システムでの高容量化が可能となり、また、耐過放電特性などの信頼性も向上しています。
3.低温特性の向上
0℃環境下でも常温(25℃)環境における放電容量の90%を放電することが可能です。また、零下20℃環境下の放電容量も従来品より4割向上(当社従来品は450mAh)、スキー場など冬季レジャーでの撮影時間の増加に力を発揮します。
4.充電効率向上
「スズ系アモルファス負極」は従来の黒鉛負極に比べてリチウムイオンの受け入れ性がよいため、充電効率は当社従来品比で約20%向上しています。この結果、30分間で満充電容量の約90%を充電することが可能です。

 当社は、1991年にリチウムイオン二次電池を商品化して以来、負極の炭素材料や周辺材料の高性能化、電池構造の改良などを進め、現在では商品化当初と比較して2倍以上の容量を実現しています。今回新たに採用したスズ系アモルファス材は、リチウムイオン二次電池の次世代を担う高容量負極材料です。今後も技術開発を進めることにより、更なる高容量化を進め、使用機器の高機能化、長時間駆動に寄与してまいります。
【当社従来品 と Nexelionの比較表】
項目
当社従来品(14430G6)
Nexelion(14430W1)
負極材料 黒鉛 スズ系アモルファス材
正極材料 コバルト酸リチウム マルチコンポジット正極
(Li-Ni-Co-Mn系複合酸化物と
コバルト酸リチウムの混合)
電解液 ハイブリッド電解液 新開発ハイブリッド電解液
サイズ 直径14mm×高さ43mm 直径14mm×高さ43mm
容量(0.2CmA) 700mAh、2.6Wh 910mAh、3.15Wh
標準充電電圧 4.2V 〜 3V 4.2V 〜 2.5V
エネルギー密度 395Wh/l、144 Wh/kg 478Wh/l、158 Wh/kg
質量 18g 20g

※「Nexelion」はソニー株式会社の商標です。

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