数秒で充電できるナトリウムイオン電池が誕生

韓国科学技術院(KAIST)の研究者が、数秒で充電可能なナトリウムイオン電池を開発しました。この研究により、リチウムより入手がたやすいナトリウムを充電池に利用するための知見が深まったことが示されました。

Low-crystallinity conductive multivalence iron sulfide-embedded S-doped anode and high-surface area O-doped cathode of 3D porous N-rich graphitic carbon frameworks for high-performance sodium-ion hybrid energy storages - ScienceDirect
https://www.sciencedirect.com/science/article/abs/pii/S2405829724001958

KAIST NEWS CENTER
https://news.kaist.ac.kr/newsen/html/news/?mode=V&mng_no=36310

KAIST develops sodium battery capable of rapi | EurekAlert!
https://www.eurekalert.org/news-releases/1041843

Researchers develop sodium battery capable of rapid charging in just a few seconds
https://techxplore.com/news/2024-04-sodium-battery-capable-rapid-seconds.html

ナトリウムはリチウムの1000倍近く豊富に存在するといわれているため、リチウムイオン電池の代替エネルギー貯蔵手段として活用するための研究が世界中で進められています。

既存のナトリウムイオン電池は、ナトリウムイオン電池(SIB)とナトリウムイオンキャパシタ(SIC)に大別されます。SIBは酸化還元反応速度が遅く、比較的高いエネルギー密度がある反面、出力密度が低く再充電性が悪いという欠点があり、一方のSICは高い出力密度を持つ反面エネルギー密度が極めて低いという課題があります。したがって、SIBやSICだけを使用しても、高いエネルギー密度と急速充電可能な出力密度の両方は得られないそうです。

こうした問題を改善できると期待されているのが、SIBとSICの利点を組み合わせたナトリウムイオン・ハイブリッド充電池(SIHES)です。SIHESは高いエネルギー密度と急速充電可能な出力密度を同時に実現できるものですが、その材料をいかに選択するかが課題となっているとのこと。

KAIST材料科学工学科のJeung Ku Kang教授率いるチームの研究では、新たに負極と正極の材料が開発され、高いエネルギー密度を維持しながら高速充電が可能なSIHESを実現することに成功したとのことです。

Kang教授によると、使用した材料は充放電のサイクルを安定させつつ反応速度を上げるメリットをもたらすそうです。本研究を発表したKAISTは「わずか数秒で急速充電が可能」と伝えました。

新たに開発されたSIHESは247Wh/kgのエネルギー密度と3万4748W/kgの出力密度を達成しており、市販のリチウムイオン電池のエネルギー密度を上回る性能を示したとのこと。

Kang教授はこの電池を「現在の充電システムの限界を克服する画期的なもの」と指摘し、電気自動車からスマート電子機器、航空宇宙技術に至るまで幅広い応用が期待できると話しました。