左からKAISTのホン・スンボム教授、キム・ソンヒョン修士・博士統合課程、チェ・ヨンウ博士、チョ・ユンハン博士。［写真 KAIST］

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電気自動車などの核心素材であるリチウムバッテリーの性能を低下させる根本的な要因が韓国の研究陣によって初めて究明された。

韓国科学技術院（KAIST）は10日、新素材工学科のホン・スンボム教授研究チームがリチウム金属バッテリーの劣化（充電と放電の繰り返しなどでバッテリー容量が減少する現象）メカニズムを究明したと明らかにした。

リチウムバッテリーは既存の黒鉛を負極材に使うバッテリーより多くのエネルギーを貯蔵でき、電気自動車と次世代エネルギー貯蔵装置の核心素材に選ばれてきた。しかし充電と放電を繰り返す過程でリチウムの一部が活動できなくなる、いわゆる「死んだリチウム」現象が発生し、これにより容量が急激に減る慢性的な問題があった。死んだリチウムが増えるほどバッテリー寿命が減り、安全性問題につながる。こうした現象は商用化の障害に挙げられてきた。

研究チームは電気化学原子力顕微鏡を使って充電・放電過程でリチウムがどのように堆積し抜けていくのかリアルタイムで反応を捉えた。この装備は電気化学反応が進む間に電極表面の変化をナノメートル水準で観察できる。

観察の結果、リチウムは表面全体に均一に堆積して消えるのではなく、特定の位置だけで選択的に反応した。特に表面が急峻だったり穴の開いた領域では放電時にリチウムが抜け出た後に空いた空間が簡単に形成され、この過程で一部のリチウムが死んだリチウムとして残った。研究チームは初期にリチウムがどんな形で堆積するかがその後の剥離（分離）様相と劣化進行の形を大きく左右する点も確認した。

研究を主導したホン・スンボム教授は「車載用電池、エネルギー貯蔵装置、ドローンやロボットなど高性能電源が必要な分野に今回の研究を応用することができるだろう」と話した。