2021年 | プレスリリース?研究成果
ハードカーボン内のナトリウムイオンの貯蔵メカニズムに関する新たなモデル 高性能ナトリウムイオン电池負極の実現に向けて
【本学研究者情报】
〇学際科学フロンティア研究所 新领域创成研究部／材料科学高等研究所 助教 韓久慧
【発表のポイント】
- 构造を精密に制御したアモルファスカーボン（无定形炭素）を用いて、その局所构造とナトリウムイオンの贮蔵容量／电位との相関関係の定量的测定に成功した。
- ハードカーボン※1（难黒铅化性炭素）内のナトリウムイオンの贮蔵メカニズムに関する新たなモデルを提案した。
- ナトリウムイオン电池※2の実用化に向けて、本研究の成果が高性能ハードカーボン负极の开発を促进することが期待される。
【概要】
ナトリウムイオン电池はリチウムイオン電池の低コスト代替品になると期待されているが、実用化へ向けた課題は高性能な電極の開発です。グラファイトのアモルファス同素体であるハードカーボンは、大容量かつ低コストであることから、一般的にナトリウムイオン电池の最も期待される負極材料と考えられてきました。しかし、アモルファスカーボンの無秩序な構造を制御して特性を明らかにすることが困難であるため、ハードカーボン内のナトリウムイオンの貯蔵に関する基本的なメカニズムが長い間の議論でした。
东北大学学际科学フロンティア研究所（贵搁滨厂）の韩久慧助教と材料科学高等研究所（础滨惭搁）の陈明伟教授、工藤朗助教らの研究グループは、低温脱合金法※3を用いることで、局所構造を精密に制御できるアモルファスカーボンを開発しました。さらにこのアモルファスカーボンを導入したモデルシステムによる調査から、ハードカーボン内のナトリウムイオンについて新たな貯蔵メカニズムを明らかにしました。本研究はナトリウムイオン电池用の先進的カーボン負極の設計に新しい道を開くものです。
本研究成果は、2021年6月7日付け（現地時間）で米国科学誌「Nano Letters」にオンライン掲載されました。
図１．本研究に使用したアモルファスカーボンモデル材料の高分解能透过型电子顕微镜像。アモルファスカーボンは化学的脱合金により合成され、その后の热処理の温度に応じて种々の局所构造が生成された。
【用语解説】
※１ ハードカーボン：3000℃の熱処理温度でもグラファイトに変化しない非晶質炭素のこと。
※２ ナトリウムイオン电池：リチウムイオン電池と同様の原理で、電荷担体としてナトリウムイオン(Na+)を使用する充电式电池の一种。
※３ 脱合金法：電解液中で合金の特定の元素のみを選択的に溶出すること。
问い合わせ先
◆研究内容に関して
东北大学学际科学フロンティア研究所
新领域创成研究部
助教 韓 久慧（ハン ジュフィ）
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◆报道に関して
东北大学学际科学フロンティア研究所
企画部 特任准教授 藤原英明
罢贰尝：022-795-5259
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東北大学 材料科学高等研究所
広报戦略室
罢别濒：022-217-6146
贵补虫：022-217-5129
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