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2016年4月29日 (金)

電池中の酸化物イオンで充電と放電 ~ 高エネルギー電池のブレークスルー ~

2016.04.19
東京大学工学部プレスリリース
 
詳細は、リンクを参照して下さい。
 
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 携帯機器などに利用されている
リチウムイオン電池は、希少資源である
リチウムやコバルトを使用することから、
代替技術の開発が急務となっている。
 
 その中で、リチウムをナトリウムに
置換したナトリウムイオン電池は、
特に実現性が高いと考えられており、
元素戦略という国家的エネルギー戦略の
観点からも開発が強力に推進されている。
 
 実用可能な水準まで
ナトリウムイオン電池を高機能化する
ためには、ナトリウムイオンを
吸蔵・放出する化合物の対
(プラス極とマイナス極)を開発すること
が求められる。
 
 特に、長時間のエネルギー供給を
可能とする電池には、プラス極と
マイナス極における高密度な
酸化・還元反応、すなわち、充電・放電が
可能な新しい化合物の開発が期待されて
きた。
 
 東京大学大学院工学系研究科
化学システム工学専攻の山田淳夫教授、
大久保將史准教授らの研究グループは、
層状の酸化物に多量に含まれる
酸化物イオンが酸化・還元反応を示すこと
を発見した。
 
 従来、このような反応を起こそうと
すると酸素が乖離したり、結晶の構造が
変化したりして安定な酸化・還元反応は
起こらないとされてきた。
 
 また、詳細な解析により、
この酸化物イオンの酸化・還元反応の
発生には、協同的な構造の歪みが
鍵になっていることを明らかにした。
 
 発見された酸化物イオンの酸化・還元
反応は非常に安定に繰り返すことが
可能であり、遷移金属からのみ電子を
取り出す従来型のプラス極に比べて
1.4倍の電気量を蓄えることが可能な
高性能プラス極として機能することも
確認された。
 
 ‘酸化物’という極めて多様な
物質群の基本構成単位である
酸化物イオンが酸化・還元反応を示し、
ナトリウムイオン電池のプラス極として
機能する、という本発見は、
今後、電気自動車などに搭載可能な
高エネルギー密度の電池開発に
大きく貢献すると期待される。
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 今回の発見で、ナトリウムイオン電池は
高エネルギー電池のブレークスルーに
なりそうですね。
 
 おおいに期待したい。

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