レ・ミー・ローン・フン准教授率いる研究チームは、米のもみ殻を利用して、低コストのリチウムイオン電池を製造するための材料を設計した。
この研究は、ベトナム国家大学ホーチミン市校理学部（APCLab）のレ・ミー・ローン・フン准教授とその同僚によって2020年から主導されてきた。
彼女は、米殻には平均して約10.6%の二酸化ケイ素（SiO2）が含まれていると説明した。これはリチウムイオン二次電池の製造に使用できる重要な成分である。研究グループは、米殻から電極材料を合成し、ボタン型およびパウチ型の4Vリチウムイオン二次電池の試作を製造するプロセスを研究することを提案し、 Vingroup Innovation Fund（VinIF）から資金提供を受けた。ボタン型電池は腕時計、心拍計、パーソナルコンピュータに、パウチ型電池は携帯電話などの小型電子機器に使用されている。
フン博士は真空チャンバー内でボタン電池の組み立て作業を行っている。写真：インタビュー対象者提供。
研究チームは、ロンアン省タン・トゥー地区から米殻を調達し、洗浄・乾燥させた後、不活性ガス雰囲気下で1時間加熱した。米殻は細かく粉砕され、灰状になった。この灰に固体の水酸化カリウム（KOH）を混合し、再び不活性ガス雰囲気下で加熱、粉砕、洗浄した。乾燥後、最終製品は濃い灰色の乾燥粉末となり、これは炭酸ケイ酸塩（C/SiO2）複合材料としても知られている。
研究チームは、1kgの籾殻から350gのC/SiO2材料を製造できる合成プロセスを開発し、その販売価格は1000gあたり約50ドルとなる見込みです。2年間の試作を経て、研究チームは籾殻由来のC/SiO2材料を用いてボタン電池やパウチ電池を組み立てる技術を確立しました。
シリカ材料の製造工程の図。写真：研究チーム
フン准教授は、シリカ材料は多孔質構造を持ち、リチウムイオンが構造内で移動・結合することで電気エネルギーに変換されると説明した。APCLabはこの材料の特性を利用して、様々な充電式電池用途に適した構造を設計している。各電池のエネルギータイプに応じて、必要な量を計算するように材料が設計される。一般的に、ボタン電池1個あたり数十ミリグラムの米殻しか必要としないが、大型電池では約10～20グラムが必要となる。
現在、市販されている充電式電池のほとんどは、石炭鉱石から抽出・精製された黒鉛で作られています。この黒鉛は100グラムあたり約100ドルと高価であり、その調達過程で環境汚染を引き起こす可能性があります。
フン博士は、シリカ材料はコスト、効率、環境保護の面でグラファイト材料を完全に代替できる可能性を秘めていると評価した。これにより、籾殻の潜在的に収益性の高い市場が拡大し、農家に大きな利益をもたらすことになる。
研究チームは今後、 経済的なコストに基づいて製品を最適化する計画だ。現在の試算によると、米殻から作られたボタン電池は1個あたり7～8ドル、パウチ型電池は1個あたり30ドルで販売できる見込みだ。
米殻から作られたボタン電池が試験的に生産されている。写真：研究チーム
ベトナム国家大学ホーチミン市校工科大学のバイオ燃料・バイオマス研究所所長であるグエン・ディン・クアン准教授は、シリカは電池容量を何倍にも増やす能力があるため、リチウムイオン二次電池電極の添加剤として知られていると評価した。欠点は電極が体積膨張しやすいことであるが、ナノサイズのシリカ粒子を使用することでこれを克服できる。APCLabは、世界中で同様の研究を採用し、米殻から成形したシリカを電池電極添加剤として利用している。米殻中のシリカは低密度で分散しており、米殻を熱分解すると、炭化炭素とナノサイズのシリカの混合物が形成される。
「この方法はシンプルでありながら非常に効果的であり、研究プロジェクトが成功すれば、ベトナムのような米生産大国が大きな付加価値を生み出すのに役立つ可能性がある」とクアン博士は述べた。
統計によると、ベトナムは世界第2位の米生産国であり、年間平均生産量は約4400万トン、籾殻含有率は約20～22％、つまり約900万トンと推定されている。
レ・ミー・ローン・フン准教授は、フランスで6年間充電式電池の研究に従事し、その後9年間は電気化学電池関連のプロジェクトに携わりました。彼女は、日本の九州大学物質化学工学研究所に招かれ、電池用電解質の研究や、米国太平洋岸北西部国立研究所における電池用先端材料開発（電池材料研究コンソーシアム）の研究に参加しました。フン准教授は、これまでに9つの研究プロジェクトに参加・主導し、国際誌に80本、国内誌に60本の論文を発表、数々の権威ある機関から貴重な賞や奨学金を受けています。
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