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東北大学、レアメタルに頼らない電極を開発

東北大学の河口智也助教らの研究グループは産出量が比較的多い安価な金属も混ぜたリチウムイオン電池の電極材料を開発した。エネルギー密度を維持したまま従来の電極に比べ、産出量の少ないレアメタル(希少金属)の含有量を減らすことができる。実用化できれば電池材料の調達リスクの低減につながる。

研究グループが作製したのは4~5種類の金属が混ざった材料。希少金属のニッケルやコバルトに、鉄やマンガンなども加えた。河口助教は「(安価な)金属も正極材として使える可能性があるため、量産できれば材料コストを抑えられる」とみる。産出量が少なく埋蔵地域に偏りがある希少金属の使用量を減らせれば、原料の調達リスクの低減にもつながる。

蓄電池では正極材料が層状の構造を持つとエネルギーを豊富に蓄えられることが知られている。そのため主に正極材料として使われるのは、化合物が層状になるニッケルやコバルトなどに限られてきた。

河口助教らは様々な金属を混ぜた合金をつくる技術に注目。多数の元素を同時に混ぜることで層状の構造にできたという。従来は少数の元素を混ぜる手法が一般的で、均一に混ざらず層状にならない課題があった。

今回の研究でコイン型の電池を作製したところ、1グラムあたり100~150ミリアンペア時の性能が確認できた。繰り返し利用する際の寿命が短い場合もあるが、リチウムイオン電池と同程度の蓄電容量だという。

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