何が起きたか
- 上海の復旦大学とニューサウスウェールズ大学のチームが、2026年10月28日に「Science Advances」でオンライン発表し、全固体電池でリチウムリッチ正極を安定化させる手法を示した。
- 「コーティング、焼結、洗浄」と名づけたこの技術は、まず正極粒子にタングステン酸アンモニウムの前駆体を塗布する。焼結するとタングステンが結晶格子に入り込み、酸素の化学反応をより可逆的にする「化学的リベット」の役割を果たす。
- 最後の洗浄で、表面がスピネル層として再構築され、酸素の放出と材料の分解が抑えられる。
- この全固体電池は、0.5 C、25 °Cで500サイクル後も容量の80%を保ち、0.1 C、40 °Cでは1グラムあたり278.2 mAhの可逆容量を示した。
なぜ重要か
- リチウムとマンガンに富む層状酸化物は市販の正極より多くのエネルギーを蓄えられるが、高電圧で酸素を失い、固体電解質との界面で劣化する。この二つの問題が実用化を妨げてきた。
- この手法は、材料の内部と表面の両方で、二つの問題に同時に取り組む。
- シリコン負極を使ったパウチセルは、1キログラムあたり543 Whに達した。これは現行の電気自動車に使われるリチウムイオン電池を上回るエネルギー密度だ。
- この正極はマンガンに頼っている。マンガンはコバルトやニッケルより豊富で安価な金属だ。
数字で見る
543 Wh/kg。 シリコン負極を使ったパウチセルのエネルギー密度で、面積容量は1平方センチメートルあたり4.55 mAhだ。
背景
全固体電池は、可燃性の液体電解質を固体のものに置き換える。安全性とエネルギーの向上が期待されるが、大規模な製造は依然として高価で、高エネルギー材料は劣化が速い。
Mamíferoはこの技術を追ってきた。Saftはボルドーに航空向けの初の全固体電池ラインを開設した。ほかの化学系では、リサイクルできる硫黄系フロー電池が容量の98.1%を保った。急速充電も進んでおり、奇瑞の1.44 MW充電器がその例だ。また、事業が必ずしも技術に追いつくとは限らない。Sonnenはドイツで破産を申請した。
今後
- 著者らはこの手法を拡張可能な枠組みとして示している。電気自動車が求めるより大きなセルで、より多いサイクル数で、まだ試す必要がある。
- 500サイクルで80%維持というのは実験室での結果だ。車両にはその数倍が必要になる。
- リチウムとマンガンを産出する国にとっては、マンガンをより多く、コバルトをより少なく使う正極が、別の需要の道を開く。
まとめ
この研究は、リチウムリッチ正極の実用化を妨げてきた二つの欠陥を、一つの工程で解決した。543 Wh/kgという数字は目を引くが、実験室のセルで得られたものだ。次の段階は、その外でも材料が数千サイクルに耐えることを示すことだ。
出典
- Ying, J., Liu, G., Wang, B. ほか、「A unified lattice–surface engineering strategy stabilizing oxygen redox in Li-rich cathodes for all-solid-state batteries」、Science Advances、2026年10月28日オンライン公開、DOI 10.1126/sciadv.aei9538。日付と要旨はCrossrefで確認した。
- カバー画像：Sevenethics、CC0、Wikimedia Commonsより
編集：Rodrigo Cornejo。選定と検証の方法：ノートを書いているのは誰か。