東京大学と長崎大学の研究グループは,リチウムなどの希少元素を使用しない次世代電池の候補であるナトリウムイオン電池のマイナス極を開発した。急速充電,急速放電が可能なマイナス極の実現により,既知のプラス極と組み合わせたナトリウムイオン電池のプロトタイプを完成した(ニュースリリース)。
現在広く普及しているリチウムイオン電池は希少元素であるリチウムやコバルトを使用しており,さらなる低コスト化,特定資源産出国への依存脱却のために,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の実現が急がれている。
ナトリウムイオン電池を実現するためには,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)が必要であり,特に,高性能なマイナス極の開発により,ナトリウムイオン電池をシステムとして完成することが求められていた。
研究グループは,チタンと炭素から構成されるシート状の化合物が多量のナトリウムイオンを吸蔵・放出することを発見した。この化合物をマイナス極として,既知のプラス極(同グループが発見した安価な鉄と硫黄で構成されるもの)と組み合わせたナトリウムイオン電池のプロトタイプを作製したところ,急速充電,長時間の電流供給,充放電を繰り返しても劣化しない安定性などの,次世代電池に必要な性能を満たすことを確認した。
このプロトタイプはナトリウム,鉄,硫黄,酸素,チタン,炭素などの汎用元素のみで構成され,全く希少元素を使用する必要がない。今後は,本研究で示されたプロトタイプを軸とした低コストな電池の実用化が加速し,小型の携帯機器から大型の電気自動車まで幅広い用途への展開だけではなく,電池分野において特定の希少元素産出国への依存から脱却することが期待される。
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