電気自動車市場の成長を妨げる最大の不満の一つは、リチウムイオン電池の寿命と航続距離が限られていることです。消費者は、自宅から遠く離れた場所で立ち往生し、充電ステーションでの待ち時間が長くなることを恐れています。有望な研究分野は、層構造の金属酸化物陰極に焦点を当てています。具体的には、リチウムニッケルマンガンコバルト酸化物（略してNMC811）として知られる材料は、その低コストと高いエネルギー容量のため、正極材料として熱心に研究されてきました。
NMC811 の難点は、サイクル中に酸素放出の結果としてセルの性能が低下することです (バッテリーを完全に充電してから空にするプロセスが 1 サイクルです)。放出された酸素は、ガスやその他の望ましくない副産物を生成して電解質を酸化し、最終的には火災などの安全上の問題を引き起こす可能性があります。
で発表された新しい研究 小さい は、リチウムイオン電池の寿命を延ばす有望な解決策を報告しました（そして、 裏表紙）。アーカンソー大学の主導により、研究者らは原子層堆積法を用いて、既製の NMC811 カソードに硫化ジルコニウムのナノスケール コーティングを適用しました。厚さわずか10億分の2メートルの硫化物皮膜は、皮膜を硫化物から硫酸塩に変化させることで、放出された酸素を捕捉する（研究者らの記述によれば酸素を「除去」する）のに役立った。つまり、追加の酸素によりコーティングが ZrS2 から Zr(SO4)2 に変化しました。
この変換は、バッテリー電解液を分解から保護するのに非常に効果的であることが証明されています。さらに、得られる硫酸塩コーティングは、望ましくない反応をさらに抑制し、NMC811 と電解質の間の界面を安定させ、微小亀裂を抑制し、NMC811 カソードの構造安定性を維持します。
パフォーマンス上の利点
その結果、硫酸塩でコーティングされた NMC811 正極は並外れた性能を実証しました。どのくらい異常ですか？コーティングがなければ、裸の NMC811 カソードは約 200 サイクルまで耐えられます。新しいコーティングにより、NMC811 カソードのサイクル性能が 1,000 サイクル以上に向上しました。さらに、コーティングとカソードの組み合わせにより、バッテリーは 1,300 サイクル後も充電量の 60% を保持することができました。
このプロジェクトは米国エネルギー省の後援を受けています。主任研究者は、A大学機械工学准教授のXiangbo “Henry” Meng氏です。Meng氏は、硫化物がバッテリーセル内でその場で硫酸塩に変換できる新しい種類のコーティングであることを最初に発見しました。彼はそのようなコーティングを「バッテリーの陰極上の堅牢で清潔な抗酸化保護層」と説明しています。これまでのところ、Meng 氏はさまざまな硫化物 (Li2S、ZrS2、Al2S3、ZnS、Cu2S など) を使用して、このような硫化物から硫酸塩への変換を検証してきました。研究は今も続いています。
最終的に、この研究は、NMC811 カソードを商品化するための新しい技術的道筋を切り開きながら、界面工学の理解を促進します。このような技術は、現在携帯電話やラップトップに使用されているさまざまな陰極に適用して、寿命を延ばし、安全性を向上させることができます。
ケビン・ベラスケス博士の学生 孟ナノ＆エネルギー研究所この論文の筆頭著者である彼は、キーフォブ、時計、電卓などの低電力電子機器で一般的に使用されるコイン電池を使用して、研究室で陰極コーティングをテストしました。 Meng 氏はこの論文の責任著者であり、すべての研究を監督しました。
論文の共著者には、Jiyu Cai、Taohedul Islam、Hua Zhou、Wenquan Lu、渡辺文也、Yuzi Liy が含まれます。 Islam は A 大学の博士研究員であり、Cai、Lu、Zhou、Kiu は全員アルゴンヌ国立研究所に所属しています。渡辺はアーカンソー大学リトルロック校に所属しています。
孟氏は、いくつかの大手ハイテク企業がこの結果に興味を持っており、アルゴンヌ国立研究所と協力してさまざまな電池のコーティングをテストする予定であると指摘した。
参照： カルバロ KV、カイ J、イスラム T 他脱酸素剤硫化物コーティングにより、長期安定したニッケルリッチ陰極が可能になります。 小さい。 2026;22(10):e09789。二： 10.1002/smll.202509789
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#新しいコーティングによりリチウム電池の出力と寿命が向上
2026-03-13 17:11:00