高性能水系電池向けにラード誘導体コーティングで亜鉛アノード界面を調整
Tailoring Zinc Anode Interface with a Lard Derivative Coating for High-Performance Aqueous Batteries
水系亜鉛イオン電池における亜鉛アノードのデンドライト成長、水素発生腐食、界面不動態化といった課題を解決するため、亜鉛アノード上にラード誘導体コーティング(LDC)をコーティング・焼成プロセスで形成した。LDCは、SEM、EDS、XRD、FTIR、XPSなどの手法でその微細構造、表面物理化学的特性、および亜鉛析出挙動と界面安定性への影響を調査した。LDC改質亜鉛アノード(LDC@Zn)は、1 mA·cm−2/0.5 mAh·cm−2で3500時間以上の安定したサイクル特性を示した。Zn||Cu非対称セルでは、2400サイクルで平均99.8%のクーロン効率を達成し、高い可逆的な亜鉛めっき/ストリッピング挙動を確認した。さらに、フルセルは5 A·g−1で800サイクル後も約400 mAh·g−1の可逆容量を維持し、優れたレート能力と長期安定性を示した。この研究は、LDC界面が疎水性による副反応抑制と亜鉛親和性によるZn2+析出制御を単一構造に統合し、界面安定性とイオン輸送制御の相乗的なバランスを実現し、安定した亜鉛アノードのためのスケーラブルな戦略と界面工学への新たな洞察を提供するものである。
- ラード誘導体コーティング(LDC)で改質した亜鉛アノードが、1 mA·cm−2/0.5 mAh·cm−2で3500時間以上の安定したサイクル特性を達成
- Zn||Cu非対称セルで2400サイクル、平均99.8%のクーロン効率を達成
- フルセルが5 A·g−1で800サイクル後も約400 mAh·g−1の可逆容量を維持
本件は水系亜鉛イオン電池の実用化に向けた界面工学の重要な進展を示す。亜鉛アノードのデンドライト・腐食・不動態化という3大課題に対し、ラード由来の低コストコーティングで3500時間超のサイクル寿命と99.8%のクーロン効率を達成した点は、エネルギー密度・安全性・コスト面でリチウムイオン電池の代替候補である水系亜鉛電池の産業化を前進させる。スケーラブルな製造プロセスであることも実用性を高めており、蓄電デバイス素材領域への投資機会として注目に値する。