UCLAが3Dプリンティングで従来比7倍のエネルギー密度を持つ亜鉛イオン電池を開発

2026年7月5日

テック・アイ技術情報研究所日本

概要

米国カリフォルニア大学ロサンゼルス校（UCLA）の研究チームは、3Dプリンティング技術を駆使し、従来設計を7倍上回る充放電性能とエネルギー密度を持つ亜鉛・鉄（Zn-Fe）電池の開発に成功しました。この革新的な技術は、電極内部に複雑な多孔質構造を精密に形成することで、反応面積とイオン輸送効率を大幅に向上させ、次世代バッテリーの性能向上に貢献します。リチウムイオン電池に代わる安全で持続可能なエネルギー貯蔵ソリューションとしての期待が高まります。

詳細

主要成果

米国カリフォルニア大学ロサンゼルス校（UCLA）の研究チームが、3Dプリンティング技術を用いて、従来設計と比較して充放電性能およびエネルギー密度を約7倍向上させた亜鉛・鉄（Zn-Fe）電池の開発に成功しました。このブレークスルーは、次世代バッテリーの設計と製造に新たな可能性を提示するものです。

技術・臨床詳細

UCLAの研究チームは、電極材料の内部に、高精度な3Dプリンティングによって複雑な多孔質構造を形成しました。この微細な構造設計により、電解質と電極材料の接触面積が劇的に増加し、電気化学反応の効率が向上します。さらに、多孔質経路はイオン輸送を最適化し、充電および放電速度を高速化します。従来の亜鉛イオン電池が抱えていた、デンドライト形成やサイクル寿命の短さといった課題に対し、この3Dプリンティングされた構造は、リチウムイオン電池の代替として期待される亜鉛イオン電池の性能を大幅に引き上げることができます。今回の成果は、エネルギー密度において従来比7倍という具体的な数値でその優位性を示しており、将来的な実用化に向けた大きな一歩となります。

背景・業界文脈

リチウムイオン電池は、電気自動車（EV）やポータブル電子機器に広く利用されていますが、原材料の希少性、高コスト、そして安全性（熱暴走リスク）といった課題が指摘されています。これに対し、亜鉛イオン電池は、亜鉛が地球上に豊富に存在し、比較的安価で、水系電解質を使用できるため安全性が高いという利点から、次世代バッテリーの有力候補として注目されています。しかし、エネルギー密度やサイクル寿命の点でリチウムイオン電池に劣る点が課題でした。3Dプリンティング技術の導入は、電極構造を革新することで、亜鉛イオン電池の性能を飛躍的に向上させ、これらの課題を克服する可能性を秘めています。

今後の展望

UCLAの研究は、亜鉛イオン電池がリチウムイオン電池の持続可能で安全な代替品となる可能性を大きく広げるものです。3Dプリンティングによる電極設計の最適化は、バッテリー性能を向上させるだけでなく、製造プロセスの柔軟性と効率性も高めることができます。今後の研究では、この技術のスケーラビリティ、製造コストの削減、そして長期的なサイクル安定性のさらなる改善が焦点となるでしょう。この技術が商業化されれば、EV、定置型エネルギー貯蔵、さらにはウェアラブルデバイスなど、幅広いアプリケーションにおいて、より環境に優しく高性能なバッテリーソリューションを提供できる可能性があります。

元記事: https://tiisys.com/blog/2026/07/03/post-196788/

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