关西大学分别与旭化成和东亚合成两家公司合作，开发出了因廉价、大容量而被期待成为新一代电池的“锂硫电池”的正极材料。与旭化成公司共同开发的是在碳材料上开出细孔，里面封入硫磺，以防止硫磺溶解到电解液中，从而提高了电池的耐久性。与东亚合成公司共同开发的是实现可快速充放电的粘合剂。今后将进一步改良制造工艺，以便实用化。
与旭化成公司试制开发的碳材料正极（供图：关西大学石川正司教授）
锂硫电池的特点是单位重量的能量密度高，与现行的锂离子电池相比，容量有望提高数倍。锂硫电池重量轻，由于正极采用了资源丰富且价格便宜的硫磺，所以还有利于降低电池成本。
锂硫电池需要解决的课题是耐久性问题。硫磺溶解到电解液中，容易让性能劣化。
研究团队看中了旭化成公司的氮明酸碳化物材料。通过用小组独自开发的药剂处理，合成出了具有直径低于2nm（1nm为 10亿分之1m）细孔的碳材料。在这些细孔中封入硫磺，可以抑制硫磺溶解到电解液中的化学反应。
此前，也有过使用细孔碳材料的尝试，但存在难以增加细孔数量的问题。此次开发的方法可以增加细孔数量，使硫磺正极重量的70%都用于蓄电，预计1Kg可储存350Wh左右的容量。这比锂离子电池高出约40%。
使用与东亚合成公司共同开发的粘合剂，可提高充放电的性能（供图：关西大学石川正司教授）
研究小组用这种材料试制了正极，确认电池耐久性确实得到了提高，充放电100次后还能维持70%的容量。
传统的做法是先开发专用电解液，防止硫磺溶出。此次的正极材料则可以使用与锂离子电池相同的电解液。研究小组的石川正司教授表示：“基本消除了正极材料在应用时的问题，今后只剩如何让正极做得更厚等加工技术方面的问题了”。
研究团队与东亚合成公司共同开发了有利于快速充放电的正极材料，改变了用于连接正极硫磺和碳的粘合剂中所使用的聚丙烯酸构造。
如果使用孔径大于2nm的碳材料，可以进一步增加硫磺量，实现更大的容量。但是这样一来在反复充放电的过程中，正极膨胀容易破裂。提高粘合剂的强度虽然可以防止劣化，但也会使锂离子更难以通过。
为此，此次重新开发了兼顾强度和离子容易通过的粘合剂。试制正极时，即使重复5次6分钟时长的快速充放电后，与花费10小时充电相比，也能够维持95%的容量。目前容量为每公斤330Wh左右，今后将在维持充放电性能的同时，以达到400Wh左右为目标继续改进。
日文：远藤智之、《日经产业新闻》、2022/9/26
中文：JST客观日本编辑部
