酸素トラッピングが電圧低下の主因 ECNUの李超教授が発見
【上海発】
華東師範大学（ECNU）の李超（Li Chao）教授率いる研究チームが、
高ナトリウム型P2層状酸化物正極における**酸素トラッピング（oxygen trapping）**が、
電圧劣化の主な原因であることを突き止めた。
🔬 電池研究における画期的発見
研究チームは、中国科学院の強磁場定常施設にある
電子常磁性共鳴（EPR）分光法を用いて実験を行った。
EPRにより、正極内部の酸素種の動きをリアルタイムで観察し、
構造劣化との関連を明らかにした。
この成果は、学術誌『Advanced Energy Materials』に掲載された。
発見は、安定したナトリウムイオン電池の開発に向けて
新たな手がかりを提供するものである。
⚡ 酸素の蓄積が電圧損失を引き起こす
研究によると、充放電を繰り返す過程で、
正極中の酸素が還元されて分子状O₂を生成する。
この酸素の一部が放電状態でも内部に留まることが確認された。
この制御不能な酸素の増加が、電圧低下と容量劣化の主因である。
さらにEPR測定では、リチウムおよびマンガンの局所的な相分離が確認され、
それがサイクル劣化を加速させることもわかった。
🧩 構造設計が安定性を左右
李教授は、高ナトリウム含有の正極では
層間距離が狭く、酸素が閉じ込められやすいと説明した。
一方、低ナトリウム材料は層間が広く、
酸素が安全に移動できるため、劣化を防げる。
このことから、**層間構造の最適化（interlayer engineering）**が
電池の長寿命化に重要であると示された。
🔍 リアルタイム観測と新しい設計方針
リアルタイムEPRによって、反応中間体を追跡できた。
これにより、電圧低下を抑える設計指針が得られ、
正極性能の改善にもつながった。
研究チームは、次世代の高性能ナトリウムイオン電池の設計に応用できると述べた。
これらの電池は、エネルギー密度が高く寿命が長い。
繰り返しの充放電にも耐え、再生可能エネルギー用途に最適である。
🌍 再生可能エネルギーへの貢献
今回の発見は、再生可能エネルギー技術の進展にとって重要な一歩だ。
安定したナトリウムイオン電池は、
電気自動車、太陽光発電、蓄電システムなどに応用できる。
酸素トラッピングを防ぐことで、
より長寿命で高性能な電池が実現する。
李教授の研究は、持続可能なエネルギー社会への道を切り開くものとなった。