ナトリウムイオン二次電池
ナトリウムイオン二次電池(ナトリウムイオンにじでんち、sodium-ion rechargeable battery)とは、非水電解質二次電池の一種で、電解質中のナトリウムイオンが電気伝導を担う二次電池である。正極にナトリウム金属酸化物を用い、負極にグラファイトなどの炭素材を用いるものが想定されている。単にナトリウムイオン電池、ナトリウムイオンバッテリー、Na-ion電池ともいう。
ナトリウムイオン電池は主要構成要素が地球上で豊富な金属資源のみで構成できることが最大の利点である。一方、エネルギー密度とサイクル回数が課題である。
2011年以降、高エネルギー密度のナトリウムイオン正極の開発が大きく進展した。ナトリウムイオン二次電池はリチウムイオン二次電池と同様に、インターカレーション反応によりナトリウムを蓄えることができる。
ナトリウム層状化合物は実際のところ遷移金属酸化物であり、多くの種類が候補としてあげられるが、コバルトを含むものとした場合、コバルト自体が高価な元素であるためナトリウムイオン電池の利点が損なわれる。そこでコバルトをニッケルに代替したものや、コバルトをマンガン、鉄に置きかえた化合物(NaNi0.5Mn0.5O2)などが候補に上がっている。また、硫化チタン(TiS2)はリチウムイオン電池にも採用されたことのある正極材であるが、ナトリウムイオン電池においても良好な特性を示す。
酸化物系の正極以外にも、ポリ酸を用いた正極の開発が研究されている。これらの正極は、かさばる二重構造のために、酸化物系正極よりもタップ密度が低くなることが予想されるが(結果的にナトリウムイオン電池のエネルギー密度に悪影響を与える)、そのような正極の多くではポリ酸のより強い共有結合により、サイクル寿命と安全性にプラスの影響を与え、より堅牢な正極になる。さらに、プルシアンブルー類似体やプルシアンホワイトも有力視される。