2022年05月23日

東北大、リチウムなどの金属の針状析出発生を抑制

【カテゴリー】：新製品/新技術 【関連企業・団体】：東北大学

蓄電池の負極電極材料候補の中で、「金属負極」はもっとも高い電荷容量密度を有し、エネルギー密度向上の観点からその実用化が期待されている。しかし、金属単体の析出・溶解反応の制御は難しく、安定な充放電特性を維持することが困難。特に、リチウムやナトリウムなどのアルカリ金属元素は、電極付近の濃度・電場分布の変動により、針状の様な樹枝状結晶（デンドライト）が形成され、電極から剥がれやすく、サイクル寿命を低下させるという、根本的に解決すべき課題として残り続けていた。 　東北大学金属材料研究所の市坪哲教授らの研究グループは23日、カルシウムなどのアルカリ土類金属塩をリチウムイオンやナトリウムイオンを含有する電解液に添加することにより、一価カチオン（陽イオン）の溶媒和構造が改変され、リチウムやナトリウム金属析出の活性化過程が制御されて、平坦な析出形態を維持できることを発見したと発表した。 　 　多価イオンの導入により、一価のリチウムイオンやナトリウムイオンはアニオン（陰イオン）とより強く結合する傾向があることを示した。これは、金属負極電池に向けた新たな電解液設計に指針を与えるものとなる。多くの超えるべき課題を解決する端緒となり、実用化への大きな一歩になることが期待される。 同成果は5月20日に、Cell Press社の「Cell Reports Physical Science」誌に公開された。 ニュースリリース https://www.tohoku.ac.jp/japanese/newimg/pressimg/tohokuuniv-press20220519_01web_metal.pdf