3月31日、湘潭大学化学学院の劉麗教授が率いる研究チームは、南京工業大学、南開大学の研究チームと共同で、ナトリウムイオン電池の正極材料分野で画期的な進歩を遂げました。関連する発見は、国際学術誌「Journal of the American Chemical Society」に最近掲載されました。
ナトリウム資源が豊富なナトリウムイオン電池は、大規模なエネルギー貯蔵に理想的な選択肢です。しかし、充放電サイクル中の複雑な相転移と電圧ヒステリシスは、エネルギー密度とサイクル寿命を著しく制限します。従来の改良戦略は、層状酸化物の面内設計に焦点を当てており、面外構造不安定性の問題に対処することは困難です。
今回、研究チームは結晶学的な対称性の観点からこの問題に取り組み、「面外対称性設計」と呼ばれる新しい戦略を提案しました。アルカリ金属層に電荷不均化を導入することで、P3型層状酸化物に単斜晶格子歪みを誘発し、独自の面外対称性を創出しました。これにより、P型とO型のナトリウムイオン挿入サイトの共存が達成され、長距離の酸素イオン滑りがブロックされ、有害な相転移が効果的に抑制されました。
テストによると、この戦略に基づいて調製された正極材料は、100サイクル後のサイクル平均電圧遅延がわずか0.16V、エネルギー密度が437 Wh/kgでした。100 mA/gの電流密度で、200サイクル後の容量保持率は80.2%に達し、比較材料をはるかに上回っています。この戦略は強力な普遍性を示し、他の層状電極システムにも拡張可能であり、ナトリウムイオン電池の工業化に重要な技術的サポートを提供します。
湘潭大学の合同チームが、ナトリウムイオン電池のカソード材料設計のための新しいパラダイムを提案
April 3, 2026
