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ナトリウム系層状酸化物陽極材料の空気安定性

Air-Stability of Sodium-Based Layered-Oxide Cathode Materials

 By Science China Press

https://phys.org/より  2022.08.16

ナトリウム･イオン電池は特に大規模な用途において、リチウム・イオン電池に代わる最も有望な代替システムの1つとして考えられる。層状構造を有するナトリウム系遷移金属酸化物は、合成が容易で、安定した構造、高エネルギー密度のメリットから研究の焦点となってきた。残念なことに、ほとんどの層状型陽極材料は空気に敏感であり、ナトリウム･イオン電池の製造コストが高く、ナトリウム･イオン電池の実用化を大きく妨げている。

ナトリウム･イオン電池の実用化を促進するためには、その空気安定性の悪さを理解し、解釈する必要がある。空気感受性に関する最新の理解と解決策を要約したレビューで、著者らはまずナトリウム・ベースの層状酸化物材料の基礎を要約し、次に層状陰極の空気安定性に集中し、研究コミュニティの注意を喚起する重大な問題を提起した。

空気感受性のメカニズムは複雑であり、複数の化学的および物理的反応を伴う。酸素、水、二酸化炭素などの空気中のいくつかの成分は、陽極材料の結晶構造に応じて、層状酸化物陽極材料との反応に関与する。表面コーティングの導入、陽極材料の洗浄、遷移金属部位またはナトリウム部位のいずれかにおける元素置換など、空気安定性を改善するための様々な戦略が議論された。

著者らは、実用的な材料を合理的に設計するための有益な情報が不足していることを発見した。しかし、この分野での毎年の進歩の量は励みになる。さらに、本レビューで説明したほとんどの戦略は相互に排他的ではないため、相乗効果を達成するために、異なる戦略を組み合わせて材料を多重的に変更することができる。本レビューが研究コミュニティにとって、そしてナトリウム･イオン電池の実装の進行に役立つ行動を取ることが期待されている。