多孔性グラフェンを導電助剤に活用し、実用的なリチウムイオン電池電極の入出力性能を大きく向上

横浜国立大学大学院工学研究院／先端科学高等研究院の宇賀田 洋介 助教、大学院工学研究院／先端科学高等研究院／総合学術高等研究院の藪内 直明 教授、株式会社3DCらの研究グループは、三次元多孔質炭素材料であるGraphene MesoSponge® （GMS）をリチウムイオン電池電極の導電助剤として用いることで、高密度かつ厚膜の電極の急速放電性能を大きく向上できることを明らかにしました。

　リチウムイオン電池の高エネルギー密度化には、電極を厚くして活物質の量を増やし、高密度化することが重要です。しかし、これに伴い電極内部の細孔を満たす電解液中のリチウムイオン (Li+) 輸送が妨げられ、急速充放電性能が低下する課題があります。本研究では、GMSをわずか1重量％添加することで、その炭素骨格が電子輸送経路として働くだけでなく、GMS内部の細孔に電解液が保持され、Li+の輸送経路としても機能することを見いだしました。その結果、単層カーボンナノチューブ（SWCNT）を用いた電極と比較して、高エネルギー密度と優れた入出力特性の両立を立証しました。

本研究成果は、Wiley社が出版する 「Advanced Energy Materials」誌 (インパクトファクター 25.5) に2026年10月8日付にオンラインで掲載されました。