安全性と材料コストの低減の可能性から、リチウムイオン電池技術に代わる有望な選択肢と考えられているものの、固体マグネシウム電池の構成要素間の界面で発生する望ましくない反応により、性能低下と電池寿命の短縮が生じる。
業界は、電気自動車用バッテリーの安全性と耐久性を向上させるために取り組んでいる。
写真：ロイター
東北大学の研究チームは、バッテリー性能を低下させる化学反応を、安定性とイオン輸送を向上させるメカニズムに変換する方法を発見した。彼らは、これらの接合反応を必ずしも排除する必要はなく、むしろ慎重に制御することで、長期的な安定性を維持しながらバッテリー内部のマグネシウムイオンの移動度を向上させることができることを発見した。
研究チームは、化学反応性とイオン輸送のバランスを取るために、マグネシウム・スズ（Mg-Sn）合金のアノード電極を開発した。アノードの表面構造と内部構造を調整することで、充電および放電中のマグネシウムの析出がより均一になり、イオンの移動がよりスムーズになるような条件を作り出した。
東北大学先端物質研究所の李浩教授は、「これまで、界面反応は避けるべきものと考えられてきました。しかし、私たちの研究によると、これらの反応を抑制するのではなく、慎重に制御することで、固体マグネシウム電池の効率を大幅に向上させることができることが分かりました」と述べています。
この動画は、中国で電気自動車の「バッテリー点火」技術の試験が行われている様子を映している。
固体マグネシウム電池技術の進歩の鍵。
改良型負極を製造するために、研究チームはマグネシウムにスズを組み込み、電池内部の反応を制御するのに役立つ安定な化合物Mg₂Snを形成した。チームは、さまざまなサブフェーズを持つマグネシウム系合金をテストし、最適な電気化学的性能が得られる組成を特定した後、電池の動作条件下で材料を評価し、イオン輸送、界面安定性、サイクル挙動などの要素を測定した。
試験結果から、最適化されたMg-Sn合金が最も優れた総合性能を発揮し、固体電池試験において1,300時間以上にわたり安定した動作を維持したことが明らかになった。また、この合金は純マグネシウムに比べて400倍長い充放電サイクル性能を示し、電池寿命の大幅な向上を実証した。
研究者らは、将来の電池開発においては、イオン伝導率の向上だけでなく、これらの界面で起こる化学反応の制御にも重点を置くべきだと提言している。彼らの研究結果は、反応性とイオン輸送のバランスを同時に取ることで、将来の固体電池システムのための新たな設計戦略が生まれる可能性を示唆している。
出典：https://thanhnien.vn/cong-nghe-pin-moi-giup-xe-dien-an-toan-hon-185260527143149412.htm
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