東大、「充電中に自己修復して長持ちする電池」の原理検証に成功

公開 2019年05月20日 16時13分

更新 2019年05月20日 16時24分

[ITmedia]

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　東京大学大学院工学研究家の研究グループはこのほど、電力を蓄えることで構造を自己修復する電極材料を発見したと発表した。二次電池は充電のたびに性能が劣化することが知られているが、発見した電極材料なら、充電により安定な構造に変化するため、充放電を繰り返しても性能が落ちないという。

　二次電池の電力貯蔵は、電極材料からイオンを脱離することで行われるが、一般に利用される電極材料は、多くのイオンを脱離すると不安定化して構造が変化し、性能が大幅に低下する。この性能劣化は電池の寿命を短くするため、二次電池の電力貯蔵能を制限する要因になっていた。

　今回発見した電極材料は、充電（ナトリウムイオンを脱離）すると、「積層欠陥」と呼ばれる構造の乱れが徐々に消失し、完全に充電すると、構造の乱れが全くない状態まで自己修復されるという。この自己修復は、充電と放電を繰り返した後でも起き、長時間での充電と放電を繰り返しても、ほとんど性能の劣化が起きなかったという。

　この自己修復現象は、ナトリウムイオンが脱離した後に生じる空孔と、構造中に残っているナトリウムイオンの間で強いクーロン引力（電荷同士が引き合う力）が生まれることが重要な役割を果たしており、イオンと空孔が引き合うことで、乱れのない構造へと自発的に変化していたという。

　研究成果は、5月16日付の「Nature Communications」電子版に掲載された。

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