2026年03月02日

東北大、ナトリウムイオン電池充電メカ 直接観察

【カテゴリー】：行政/団体 【関連企業・団体】：なし

次世代電池の主役として、希少金属であるリチウムに代わる安価で豊富な「ナトリウム」を用いた電池の性能向上が期待されているが、東北大学金属材料研究所の梅本好日古研究員（現 オークリッジ国立研究所）らの研究グループは2日、「次世代ナトリウムイオン電池」の充電メカニズムを世界で初めて直接観察することに成功したと発表した。。 　「中性子」の力を使い、充電中に電池内部でナトリウムがどのように動くかを、100ナノ（1万分の1ミリ）からオングストローム（1000万分の1ミリ）までの幅広いスケールで同時に観察することに成功した。 　それにより、3段階のプロセス、つまりナトリウムが「表面に吸着」し「層の間に入り」、「ナノサイズの隙間を埋める」という3つのステップで蓄えられることを突き止めた。 　中性子を用いて、次世代の蓄電デバイスとして期待される、ナトリウムイオン電池の負極材料「ハードカーボン」で、ナトリウムが負極に挿入されるプロセスを世界で初めてリアルタイムかつマルチスケールでの観測に成功した。 　 本研究では、大強度陽子加速器施設（J-PARC）物質・生命科学実験施設（MLF）に設置された中性子小角・広角散乱装置「大観」を用い、電池を充放電させながら内部を観察する「オペランド測定」を実施した。その結果、ナトリウムが炭素の「表面や欠陥部分」、「層間」や「ナノサイズの隙間」へ順番に挿入されていく3段階のメカニズムを特定することに成功した。この成果は、資源制約のないナトリウムを用いた安価で高性能な次世代電池の開発に大きく貢献する。 同研究成果は、英国王立化学会出版の「 Chemical Science 」（26年2月25日）にオンライン掲載された。 ニュースリリース参照 https://www.tohoku.ac.jp/japanese/2026/02/press20260227-01-Na.html