東北大学
学際科学フロンティア研究所

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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電池負極の実現に向けて〜

2021年6月7日『Nano Letters』誌に論文掲載、および6月28日プレスリリース

2021.06.28

ナトリウムイオン電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電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。
 
東北大学学際科学フロンティア研究所の韓久慧助教と材料科学高等研究所(AIMR)の陳明偉教授、工藤朗助教らの研究グループは、低温脱合金法を用いることで、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電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日付けで米国科学誌『Nano Letters』にオンライン掲載され、Supplementary Coverとしても選出されました。また、6月28日に本学よりプレスリリースされました。


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過型電子顕微鏡像。アモルファスカーボンは化学的脱合金により合成され、その後の熱処理の温度に応じて種々の局所構造が生成された。

発表情報:
Jiuhui Han, Isaac Johnson, Zhen Lu, Akira Kudo, Mingwei Chen
Nano Letters
"Effect of Local Atomic Structure on Sodium Ion Storage in Hard Amorphous Carbon"
DOI:10.1021/acs.nanolett.1c01595
https://doi.org/10.1021/acs.nanolett.1c01595
 
 
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