第三世代正極材料LNMO、量産・実用化間近
Aug 05, 2025第三世代正極材料LNMO、量産・実用化間近
2025年8月 – 近年、リチウム電池業界は正極材料の開発において継続的な進歩を遂げています。CIBF2023フォーラムにおいて、中国科学院物理研究所の黄学傑教授は、正極材料の進化を3世代に分類しました。第1世代はリチウムマンガン酸化物（LMO）、第2世代はリン酸鉄リチウム（LFP）と三元系材料、第3世代はスピネル型リチウムニッケルマンガン酸化物（LiNi₀.₅Mn₁.₅O₄、LNMO）とリチウムニッケル酸化物です。
これらの中で、LNMOは高い動作電圧、高いエネルギー密度、そして低コストという特徴から、次世代正極材料の有力候補と考えられています。LFPと三元系システムの有望な代替材料として注目されています。複数の大手バッテリーメーカーがLNMOに強い関心を示し、研究開発と技術蓄積に積極的に取り組んでいます。
lコバルトフリーでコスト効率が高い：LNMOはコバルトを含まず、主にマンガンで構成されています。材料コストはLFPよりも約20%、三元系カソードよりも約40%低くなります。
l高エネルギー密度: 放電プラットフォームが最大 4.5V (LFP の 3.2V と比較) であるため、LNMO は単位質量あたりのエネルギー密度が 22.5% 増加します。
lリチウム利用率の向上：LNMO はリチウム資源の利用率を約 70% (三元材料で一般的) から約 95% に高め、リチウム消費量を大幅に削減します。
l優れた体積エネルギー密度: LNMO セルは、LFP よりも最大 50% 高い体積エネルギー密度を提供するため、乗用 EV やエネルギー貯蔵システムなど、体積の制約が厳しいアプリケーションに最適です。
LNMOは優れた特性を持つにもかかわらず、高電圧下での電解質の不安定性やマンガンの溶解による容量低下といった技術的な課題によって長らく実用化が阻まれてきました。しかし、17年間の研究を経て、黄教授率いるチームはこれらのボトルネックを徐々に克服してきました。
公開された報告によると、松山湖研究所はすでにLNMO材料の1日あたり300kgの生産能力を達成しています。さらに、同研究所で開発されたLNMO/グラファイトソフトパック電池は、厳格な試験に合格し、以下の性能を示しました。
l3,000回以上の充放電サイクル、100週間後でも97%の容量保持
l-20°Cで94.6%の容量保持
l急速充電: 32Ah ソフトパック バッテリーはわずか 12 分で 20% から 80% SOC まで充電できます。
l安全性: 4.8Vに充電された100Ah角柱セルは、釘刺し試験に合格し、火災や爆発は発生しませんでした。
さらに、チームは、高電圧電解質配合、アルミ箔の表面処理、PVDFバインダー代替品を含む包括的な産業化パッケージを開発し、実験室規模の研究から商業的実現可能性への移行を加速しています。
有望な結果と産業界からのサポートの増加により、LNMOは技術的に大規模導入の準備が整っています。コスト、安全性、エネルギー密度における優れた性能により、電動工具、エネルギー貯蔵システム、電気自動車などへの応用が期待されています。
産業界と学界からの継続的な投資により、LNMOは第3世代の主流の正極材料となり、技術革新を推進し、リチウム電池資源の持続可能な開発をサポートすることが期待されています。
