米カリフォルニア大学サンディエゴ校は25日(米国時間)、寿命を迎えたリチウムイオン電池の新たなリサイクル手法を開発したことを発表した。

　リチウムイオン電池は、スマートフォンやノートPCなどで利用されている、リチウムイオンの陽極と陰極間の移動を利用した二次電池。
リチウムやコバルトなどの希少金属がカソード(陰極)、グラファイトなどがアノード(陽極)の材料として使われている。

　リチウムイオン電池が消耗すると、カソード材料のリチウム原子の一部を失ってしまい、カソードの原子構造も変化することで、イオンを出し入れする能力が低下する。

　開発された新たなリサイクル手法は、カソード材料(リチウムコバルト酸化物)を回収したあと、元の状態に復元するという。対象となるカソードは、ほとんどの電気自動車に使用されている、ニッケルやマンガン、コバルトを含む「NMC」となる。

　まず、使用済みリチウムイオン電池からカソード粒子を回収し、リチウム塩を含む高温のアルカリ性溶液中でカソード粒子を加圧し、800℃まで加熱する。

　その後、時間をかけてゆっくりと冷却する焼きなまし(アニール)処理を行なうと、またカソードが電池材料として利用できるという。
なお、前述のアルカリ性溶液は、カソードの復元処理に使いまわせる。

　研究者らが、この再生した粒子から新しいカソードを作製し、実験を行なったところ、オリジナルと同じエネルギー貯蔵容量、充電時間、寿命を持つことが確認されたという。

　Chen氏によれば、このリサイクルプロセスは、新品のカソード粒子を作るのと本質的に同じものであり、使用後の材料も、同じ処理を行なうだけで元に戻せることを示しているとする。

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画像：リチウムイオン電池の使用済みカソード粒子 David Baillot/米カリフォルニア大学サンディエゴ校
https://pc.watch.impress.co.jp/img/pcw/docs/1103/762/01_l.jpg

画像：カリフォルニア大学サンディエゴ校のYang Shi氏(左)とZheng Chen教授(右)
https://pc.watch.impress.co.jp/img/pcw/docs/1103/762/02_l.jpg

PC Watch
https://pc.watch.impress.co.jp/docs/news/1103762.html

房総沖海底にレアメタル含む岩石の広がりを発見 海洋研究開発機構など

千葉県・房総半島沖の海底にレアメタル(希少金属)を含む岩石「コバルトリッチクラスト」が広がっていることを、海洋研究開発機構(JAMSTEC)と高知大学、茨城大学、筑波大学の共同研究グループが見つけ、5日発表した。

JAMSTECなどの研究グループは、無人探査機「かいこうMK-Ⅳ」を使用して、千葉県・房総半島沖の東南東約350キロの排他的経済水域にあり、「拓洋第3海山」と名付けられた海底の山の斜面を探査した。探査地点は水深1,400～1,700、2,500～2,700、3,200、4,300、5,500各メートルの5地点。

探査の結果、拓洋第3海山の斜面一帯が厚いコバルトリッチクラストに覆われていることが確認された。共同研究グループは、多数のコバルトリッチクラストを採取、これらの中でも3,200メートルの水深から採取したものは厚さが13センチあったという。

共同研究グループは昨年2月に、本州から南東に約1,800キロ離れた海底の山(拓洋第5海山)でもコバルトリッチクラストの分布を確認している。同グループは「厚さ13センチは北西太平洋のコバルトリッチクラストとしては最大級の厚さ」としている。

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▽引用元：サイエンスポータル　掲載日：2017年6月7日
http://scienceportal.jst.go.jp/news/newsflash_review/newsflash/2017/06/20170607_01.html

画像1. 今回、過去にそれぞれ探査した拓洋第3海山、拓洋第5海山の位置(JAMSTECなど研究グループ提供)
http://scienceportal.jst.go.jp/news/newsflash_review/newsflash/img/170607_img1_w500.jpg

▽関連
海洋研究開発機構　プレスリリース　2017年 6月 5日
本州近海に位置する拓洋第3海山の水深1500m～5500mの斜面に
厚いコバルトリッチクラストの広がりを確認
～成因モデルの普遍化から低コスト、高効率な調査手法の開発へ～
http://www.jamstec.go.jp/j/about/press_release/20170605/

産総研：不揮発磁気メモリー(STT-MRAM)の記憶安定性を2倍に向上
http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2015/pr20151217/pr20151217.html


ポイント

•極薄コバルト層の開発により記憶安定性を2倍に向上
• 記憶素子の低素子抵抗特性を併せ持つ垂直磁化トンネル接合を実現
•20ナノメートル以下世代の大容量STT-MRAM開発を加速


概要

　国立研究開発法人 産業技術総合研究所【理事長 中鉢 良治】（以下「産総研」という）スピントロニクス研究センター【研究センター長 湯浅 新治】金属スピントロニクスチーム薬師寺 啓 研究チーム長は、次世代のメモリーデバイスであるスピントルク書込型磁気ランダムアクセスメモリー(STT-MRAM)に用いられる垂直磁化トンネル磁気抵抗(TMR)素子の記憶安定性を従来の2倍に向上させた。

　垂直磁化TMR素子は、情報記憶を行う「記憶層」と、記憶層情報の判定基準である「参照層」により構成され、記憶層には記憶した情報を失わない強固さ（記憶安定性）が求められる。今回開発した垂直磁化TMR素子では、イリジウム層と極めて薄いコバルト層からなる界面構造を記憶層の一部に用いて、記憶安定性を従来の2倍に向上させた。
従来の半導体メモリー（DRAM）を代替するには、20ナノメートル（nm）以下の素子サイズが必要とされるが、今回の成果により、素子サイズ19 nmの超高集積化STT-MRAMの実現が見込まれ、データストレージやモバイルデバイスといった製品化への応用が期待される。

　なお、この成果は、近くApplied Physics Expressのオンライン版へ掲載される。

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掲載日：2015年4月4日
http://www.zaikei.co.jp/article/20150404/243830.html

　東京大学の山田淳夫教授・大久保將史准教授らによる研究グループは、チタンと炭素から構成されるシート状の化合物が多量のナトリウムイオンを吸蔵・放出することを発見した。



　多くの電子機器に使用されているリチウムイオン電池は、希少元素であるリチウムやコバルトを使用しており、安定供給や大幅な低コスト化に課題がある。そのため、希少なリチウムを使用しないナトリウムイオン電池の開発が進められているが、マイナス極に使用する急速充電・長時間の電流供給・充放電の繰り返しに対する安定性などの条件を満たす化合物が見つかっていなかった。

　今回の研究では、東京大学と長崎大学が共同で合成したチタンと炭素から構成されるシート状の化合物をナトリウムイオン電池のマイナス極として応用したところ、多量のナトリウムイオンを吸蔵・放出する特性を持つことや、急速充電にも対応可能であること、長期間安定に作動することが分かった。

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　なお、この内容は「Nature Communications」に掲載された。

<画像>
ナトリウムイオン電池のマイナス極のイメージ。チタン（赤）と炭素（灰色）からなるシート状物質がナトリウムイオン（黄色）を吸蔵・放出する（東京大学の発表資料より）
http://www.zaikei.co.jp/files/general/2015040419405090big.jpg

<参照>
日経プレスリリース - 東大など、次世代電池のプロトタイプが完成
http://release.nikkei.co.jp/detail.cfm?relID=383503&lindID=5

Pseudocapacitance of MXene nanosheets for high-power sodium-ion hybrid capacitors
: Nature Communications : Nature Publishing Group
http://www.nature.com/ncomms/2015/150402/ncomms7544/full/ncomms7544.html