「新しい発見が、充電速度の向上と航続距離の延長につながる可能性がある」
可能性がある新たな発見は、充電速度と航続距離の向上につながるかもしれない
EV産業における画期的な進展として、研究者たちは急速充電中に発生する可能性のある損傷や危険な副作用であるリチウムプレートの発生を防ぐ方法を発見しました。
この現象は、リチウムイオンがバッテリーの陰極（ネガティブ電極）であるアノードの表面に蓄積され、挿入反応（インターカレーション）を通じてアノードに挿入されない場合に起こります。
その結果、イオンはアノードの上に金属リチウムの層を形成します。これはバッテリーに損傷を与え、寿命を短くし、全体的な性能を低下させ、火災や爆発につながる可能性のあるショートサーキットを引き起こすことがあります。
ロンドンのクイーン・メアリー大学のXuekun Lu博士をリーダーとする研究チームは、黒鉛アノードにおけるリチウムプレートの抑制の鍵は、その微細構造の最適化にあることを発見しました。これは、微粒子と電極の形態を微調整することで均一な反応活性と局所的なリチウム飽和度の減少を確保することによって行われます。
「私たちの研究は、黒鉛微粒子のリチエーションメカニズムが、表面形態、サイズ、形状、方向によって異なることを明らかにしました。これはリチウムの分布とリチウムプレートの傾向に大きな影響を与えます」とLu博士は述べています。
「画期的な3Dバッテリーモデルの支援を受けて、リチウムプレートが発生するタイミングと場所、そして成長速度を捉えることができます」と彼は続けました。
この研究は、急速充電中における黒鉛微粒子内でのリチウム再分配の物理的プロセスに関する貴重な洞察を提供しています。特に、これらの知見は高度でより効率的な急速充電プロトコルの開発を可能にする可能性があります。
もう一つの重要な発見は、アノードの微細構造を改善することで、バッテリーのエネルギー密度を向上させることができるということです。つまり、一度の充電でより長い距離を走行することができます。
「これは電気自動車の将来に重大な影響を与える重要な突破口です」とLu博士は指摘しています。そして、確かに、より速い充電とより持続可能なEVバッテリーは、完全に電気モビリティへの移行を可能にする上で重要です。
この完全な論文は、学術誌Natureで発表されています。
