リチウム金属電池の実用化に前進

Samsung SDIとコロンビア大学が示した次世代電池の具体像

電池技術の研究領域で、長年「次の本命」とされながら商用化が進まなかった電池があります。リチウム金属電池（Lithium-metal battery）です。

2026年2月、韓国の電池メーカーSamsung SDIと米国コロンビア大学（Columbia Engineering）は、この電池が抱える主要な課題である寿命と安全性の改善につながる研究成果を公表しました。成果はエネルギー分野の査読誌Joule（Cell Press）に掲載されており、企業発表にとどまらず学術的にも検証された内容です。

リチウム金属電池とは何か

現在広く普及している電池のほとんどはリチウムイオン電池（Li-ion）であり、その負極（アノード）には黒鉛（グラファイト）が使われています。リチウム金属電池はこの負極を金属リチウムそのものに置き換えます。

これは単なる材料の変更ではありません。黒鉛がリチウムを内部に格納する構造であるのに対し、金属リチウムはそれ自体が電極として機能します。その結果、電池内部に蓄えられる理論容量が大きく増えます。Samsung SDIによれば、従来のリチウムイオン電池と比べてエネルギー密度は約1.6倍に達するとされています。

電池研究の分野では、リチウム金属は長年にわたり「最も高いエネルギー密度を持つ理想的な負極材料」として位置づけられてきました。

なぜ実用化できなかったのか

最大の障害はデンドライト（dendrite）です。充放電を繰り返すと、金属リチウムが樹枝状に成長し、内部短絡・発熱・発火を引き起こします。さらに充放電サイクルが数十回程度しか持たないという耐久性の問題も重なり、理論的には有望でありながら実用化が長年困難とされてきました。

今回の研究：何をどう変えたのか

Samsung SDIの韓国国内研究センター、米国子会社のSDI R&D America（SDIRA）、そしてコロンビア大学のYuan Yang准教授のチームが共同で取り組んだのは、電解質（electrolyte）の設計を根本から見直すアプローチです。

研究チームが開発したのは、フッ素系ゲルポリマー電解質（fluorinated gel polymer electrolyte）です。この電解質はアノード表面に安定した界面（interphase）を形成し、デンドライトの成長を抑制します。

コロンビア大学の発表によると、開発された電解質には塩忌避性（salt-phobic）のポリマーネットワークが組み込まれており、リチウム塩を選択的に排除しながら溶媒分子を引き寄せる構造になっています。この仕組みにより電解質内部にナノスケールの領域が自然に形成され、リチウム表面に保護層が効率よく生成されます。従来は高フッ素化液体電解質を大量に使用する方法が主流でしたが、今回はフッ素化アクリレート系成分をポリマー骨格に直接組み込むことで、コスト面や製造面でも実用的なアプローチを実現しています。

今回の研究はとくにアノードフリー型（anode-free）のリチウム金属電池を対象としています。初期状態では負極材料を持たず、充電時にリチウムが析出して電極を形成するこの方式は、電池の軽量化とエネルギー密度の大幅な向上が理論上見込める構造です。

Samsung SDI研究センター長のJoo Yong-lak（주용락）上席副社長は「Jouleへの掲載は、長年弱点とされてきたリチウム金属電池の安全性を向上させる技術が学術的に検証されたことを意味する」と述べています。コロンビア大学のYuan Yang准教授も「新しい電解質組成によるリチウム金属電池の性能改善を示した研究であり、次世代電池の商用化に一歩近づいた」とコメントしています。

確認されていることと、まだ確認されていないこと

今回の発表で確認されているのは、リチウム金属電池の界面安定化を目的とした電解質の設計手法、デンドライト抑制の方向性、査読研究としての公開、そして企業と大学の共同開発という点です。

一方で、車載サイズのセルでの長期耐久性、大量生産時の歩留まり、コスト競争力、実際の量産スケジュールについてはまだ確認されていません。研究段階を大きく前進させた成果ではありますが、量産・実用化が確定した段階ではありません。

この研究の意味

リチウム金属電池はこれまで「理論的には最も有望だが、安定動作しない」電池でした。今回の研究はその根本原因であった界面不安定性に対して、明確かつ学術的に検証された技術的アプローチを示しました。

業界や研究コミュニティが共通して指摘するのは一点です。次世代電池の有力候補が、概念研究の段階から実装研究の段階へと移りつつある。それがこの発表の客観的な意味です。

参照情報

Samsung SDI公式発表（BusinessKorea） https://www.businesskorea.co.kr/news/articleView.html?idxno=263566

Joule掲載論文（Cell Press） https://www.cell.com/joule/fulltext/S2542-4351(25)00477-5

コロンビア大学研究発表（TechXplore） https://techxplore.com/news/2026-02-gel-electrolyte-stronger-safer-anode.html

electrive（欧州EV業界メディア） https://www.electrive.com/2026/02/23/samsung-sdi-presents-optimised-electrolyte-for-lithium-metal-batteries/

UPI報道 https://www.upi.com/Top_News/World-News/2026/02/23/Sansung-SDI-lithium-metal-columbia/6531771846486/

Korea Herald報道 https://www.koreaherald.com/article/10680419

Automotive World https://www.automotiveworld.com/news/new-electrolyte-boosts-lithium-metal-battery-life-says-sdi/

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