ナトリウムイオン電池の実用化へ一手、東北大が負極開発に道

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東北大学の韓久慧助教らの研究グループは、リチウムイオン電池に代わるナトリウムイオン電池の負極材料に利用が見込まれるハードカーボン内のナトリウムイオンの貯蔵メカニズムを明らかにした。研究でハードカーボン内に電気化学的に異なる三つのナトリウムイオン貯蔵サイトがあることを示した。ナトリウムイオン電池の実用化に向け、高性能なハードカーボン負極の開発につながる。

ハードカーボンは大容量かつ低コストでナトリウム電池の負極材としての用途が期待される。一方で、これまで構造が無秩序な電池の性能を左右するナトリウム貯蔵のメカニズムは分かっておらず、電池に適した負極の開発が遅れている。

研究グループは構造を精密に制御できるアモルファスカーボン(無定形炭素)を脱合金法で開発。これを用いてハードカーボンの局所構造、ナトリウムイオンの貯蔵容量と電位の相関関係を調べた。

その結果、3段階からなるナトリウムイオンの挿入と吸着のメカニズムが分かった。低電位の局所グラファイト領域でナトリウムイオンの挿入、中電位のグラファイト領域の欠陥のある場所でのナトリウムイオンの吸着、さらに全電位における完全にランダムな炭素内でのナトリウムイオンの吸着が起こるというモデルを示した。

日刊工業新聞2021年7月6日

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