20 5月 2019

【論文紹介】Coulombic self-ordering upon charging a large-capacity layered cathode material for rechargeable batteries | Nature Communications

出典:https://www.nature.com/

Nature Communicationsvolume 10, Article number: 2185 (2019), DOI: 10.1038/s41467-019-09409-1
・東京大学山田敦夫先生らの研究グループは、活物質の劣化を自己修復する活物質の原理を実証した。
・ナトリウムイオン電池用の酸素レドックス層状正極Na2RuO3は、積層欠陥が充放電サイクルとともに消失する”自己修復機能”を確認した。
・これは、ナトリウムイオンが脱離した後に生じる空孔(マイナスの電荷)と、構造中に残存するイオン(プラスの電荷)との間で、ファンデルワールス力よりもはるかに強い「クーロン引力」が生まれることが重要な役割を果たしていることがわかった。つまり、イオンと空孔が強く引き合うことで乱れのない構造へと自発的に変化し、自己修復されていた。
・このクーロン引力を利用する画期的な方法を他の電極材料にも導入することで自己修復能力が発現すること、さらには、電池の長寿命化が可能となることが期待される。
<元記事>https://www.nature.com/articles/s41467-019-09409-1

LIBの場合、これに似た劣化よりも支配的な劣化モードがある。Naイオン電池はこのモードが劣化の支配的なのであろうか。
このようなメカニズムはRu-Oの組み合わせなので成立しやすい。3d遷移金属では難しいであろう。

お気軽にご連絡ください。
●会員向けの購読依頼
まとめサイト担当:comment_x (at) arm-tech.jp
●電動化およびエネルギー関連の商品・サービス、電池戦略に関するご相談
大木:Hideki.Oki (at) arm-tech.jp

28 2月 2019

【論文紹介】ナノ空間に閉じ込めた水が「負の誘電率」を持つ – EE Times Japan

出典:https://media.springernature.com/

Nature Communicationsvolume 10, Article number: 850 (2019)
・MXene(マキシン)と呼ぶ層状化合物の層間ナノ空間に閉じ込められた、リチウムイオンと結合している水分子が「負の誘電率」という特性を持つことを発見したと発表した。
・山田氏らの研究グループは、MXeneと呼ぶ層状化合物を電極材料として、各種アルカリ金属イオンを用いてEDLCを作製し、これらの電気二重層容量を測定した。
・1nm以下の空間にイオンと水分子を閉じ込めると、リチウムイオン>ナトリウムイオン>カリウムイオン>ルビジウムイオンの順番で容量が増加することが分かった。
・これは、水和イオン半径から予測される傾向とは逆の異常な現象である。・
・リチウムイオンを使ったEDLCでは、負の誘電率を示さないイオンを用いた場合に比べて、1.7倍の蓄電ができることを確認した。・この特性を利用すると、高エネルギー密度の電気二重層キャパシター(EDLC)を開発することが可能になるという。
<元記事>https://eetimes.jp/ee/articles/1902/26/news029.html
<元論文>https://www.nature.com/articles/s41467-019-08789-8
<東大プレスリリース>https://www.t.u-tokyo.ac.jp/shared/press//data/20150403_YAMADA.pdf

個人的には、学術的にはEDLCへの応用よりスイッチング素子への応用の方がインパクトがあるような気がする。
水和物イオンやイオン自体の大きさは、環境に大きく影響する。前提や定義を厳密にしないと誤解が生じる気がする。

<弊社では、科学技術に関する調査分析、ご提案や支援を行なっております>

お気軽にご連絡ください。
●会員向けの購読依頼
まとめサイト担当:comment_x (at) arm-tech.jp
●電動化およびエネルギー関連の商品・サービス、電池戦略に関するご相談
大木:Hideki.Oki (at) arm-tech.jp