わずか3分で充電率80％近くに　中国の研究チームがリチウム電池で新たなブレイクスルー

中国科学院金属研究所瀋陽材料科学国家研究センターの研究チームはこのほど、正極材料を設計する新たな戦略を提案した。微量元素を的確に選別し、組み合わせることで、コバルトフリー・高ニッケル正極材料のリチウムイオン輸送能力と構造安定性を同時に改善することができる。関連成果は「Nature Synthesis」誌に掲載された。科技日報が伝えた。

研究チームは元素を選ぶための二つの「基準」として、イオン電荷密度と金属・酸素間の結合強度を提示した。電荷密度の低い元素を添加すると、リチウムイオンの移動時に生じる静電障壁が弱まり、イオンを「速く走らせる」のに役立つ。一方、酸素親和性がより高い元素は材料の結晶骨格を強化し、構造を「安定させる」のに役立つ。この二つの相乗効果により、高速輸送と構造安定性を両立できる。

このアプローチに基づき、研究チームはマグネシウム、カルシウム、チタン、ジルコニウムの4元素を選び、複数の微量元素を添加したコバルトフリー・高ニッケル正極材料を作製した。これらの元素の原子比率は1％程度にすぎないが、組み合わせることで材料の性能を向上させることができ、微量元素の選択と組み合わせに実験的な根拠を与えている。

電気化学試験では、わずか3分の超急速充電で充電率が80％近くに達した。6分で充放電する条件で350サイクル繰り返した後でも、容量維持率は82.4％だった。この材料を使って作製した5.74アンペア時（Ah）の電池は、マイナス20 ℃の低温でも278.6 Wh/kgのエネルギー密度を実現し、優れた低温特性を示した。寒冷地での新エネルギー自動車やエネルギー貯蔵設備に、新たな材料の選択肢を提供している。（編集YF）

「人民網日本語版」2026年10月8日