リチウムイオンの「交通渋滞」解消…高容量バッテリーへの道開く

韓国化学研究院が長距離電気自動車（EV）用高容量バッテリーの性能を画期的に高められる電極技術を開発した。

韓国化学研究院（KRICT）のムン・サンジン、ソク・ジョンドン博士研究チームは窒化炭素（g-C3N4）を正極添加剤として活用した乾式厚膜電極技術を開発したと30日明らかにした。今回の研究はソウル大学、延世大学、サーモフィッシャーサイエンティフィックコリアと共同で行われた。

高容量バッテリーを作るには電極を厚くしてエネルギー貯蔵物質をより多く入れる必要がある。しかし電極が厚くなると内部の深いところまでリチウムイオンが円滑に移動できない「リチウムイオン交通渋滞」現象が発生し、性能が低下する問題があった。

研究チームはこの問題を解決するため、多孔性窒化炭素を「リチウムイオン案内者」として活用した。窒化炭素表面の窒素原子がリチウムイオンを一時的に捕まえて放出する過程を繰り返し、リチウムイオンが正極活物質へより容易に入れるよう助ける。

その結果、リチウムイオンの電荷伝達に必要な活性化エネルギーが既存の49.8kJ/molから22.1kJ/molへ56%減少した。また窒化炭素の多孔性構造が電解液を電極によく浸透させ、リチウムイオンの分布を均一にした。

窒化炭素を0.5%添加した約68μm厚さの乾式厚膜電極は3Cの高速放電条件で放電容量が58.8mAh/gから156.2mAh/gへ165.9%増加した。出力密度も最大2.85倍高まった。

パウチ型フルセル（完成品形態の電池）で実験した結果、600回の充放電後の容量維持率が添加剤なしの電極の72.9%から窒化炭素を入れた電極は81.3%に改善された。

ただし研究チームは窒化炭素の添加量が過度に多いと電気伝導性が低く電極の抵抗が大きくなるなどの副作用があり、最適化が必要だと説明した。今回の研究は実際の量産歩留まりや製造コスト削減効果を直接測定してはいない。

今回の研究結果は国際学術誌「エクスプロレーション（Exploration）」2026年8月号の表紙論文として掲載された。

※ この記事は韓国信用新聞（韓国語）の記事をAIが翻訳し、日本語版編集部が自動配信したものです。