韓国科学技術研究院（KIST）エネルギー貯蔵研究センターの先任研究員であるパク・ジョンジンの研究チームは、ハイニッケル正極材の構造不安定性を抑制し、電気自動車の航続距離とバッテリー寿命を同時に確保できる新たな正極材料技術を開発したと27日明らかにした。今回の研究成果は国際学術誌「ネイチャー・エナジー（Nature Energy）」に昨年11月掲載された。
電気自動車の普及が加速する中、1回の充電でより長距離を走るための高エネルギーバッテリー競争も激化している。エネルギー密度を引き上げる中核材料としてはニッケル含有量の高い正極材が挙げられるが、ニッケル比率が90%を超えるハイニッケル正極材は充放電を繰り返すほど内部構造が膨張したり急激に収縮して崩れる「崩壊現象」が生じ、寿命が急速に短くなる問題があった。この過程で微細な亀裂が蓄積すると性能低下が加速した。
研究チームが示した解決策は、構造が崩れやすい原因を初期駆動段階で正す方式である。バッテリーを初めて作動させる過程で電気化学的手法により原子配列を再構成し、内部の層と層の間を支える柱構造を形成するよう設計した。この柱は繰り返しの充放電過程で発生する膨張・収縮に対する支えとなり、層状構造の崩壊を抑制し亀裂発生を大幅に減らした。
当該技術を適用したバッテリーは100回の充放電後も初期性能の92%以上を維持し、従来のハイニッケル材料に比べ安定性が向上したことが示された。研究チームは特に、別途の添加剤を加えたり工程を複雑に変更しなくても構造安定性を確保でき、製造工程の単純化とコスト削減の観点でも強みがあると強調した。
研究チームは、今回の技術は特定の組成に限られずハイニッケル正極材料全般に適用可能で、さまざまな電気自動車用バッテリーシステムに活用できるとも付け加えた。また、エネルギー貯蔵システム（ESS）のように長寿命・高信頼のバッテリーが必要な分野へ拡張される場合、次世代バッテリー市場での技術競争力強化につながる見通しだ。
パク・ジョンジン先任研究員は「バッテリー損傷の根本原因を原子レベルで究明し、これを電気化学的手法で解決した点で意義が大きい」と述べ、「電気自動車用バッテリー適用に向けた商用化可能性を検討中であり、後続研究を通じて実際の活用につなげる」と語った。
参考資料
Nature Energy（2025）、DOI: https://doi.org/10.1038/s41560-025-01910-w