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特集　二次電池研究開発の新潮流

二次電池，中でも Li イオン電池は近年，電子機器のエネルギー源として広く用いられており，現在では，自動車用電源，非常用電源，電力平滑用電源としても研究開発が進められております．国レベルでは Li-EAD，RISING などの NEDO プロジェクトが行われ，これまで明らかにされていなかった電池反応，劣化機構などが原子レベルで解明されつつあります．本特集ではこれら二次電池，Li イオン電池等の最新の研究成果を紹介していただきます．　（特集担当委員：森分博紀）

■ 革新電池の研究の現状と課題

小浜　恵一・中西　真二・射場　英紀

革新電池として注目されている全固体電池，金属空気電池の課題の内，全固体電池における電極および電解質中のイオン伝導向上に関する取り組みと金属空気電池の空気極における反応制御に関する取り組みについて紹介する．

■ 中性子，放射光X線，理論計算を駆使したリチウムイオン電池正極材料の開発

井手本　康

リチウムイオン電池の電池特性は，その結晶・電子構造に係わるところが大きく，構造解析はそれらの関係を知るための重要なツールである．構造解析において，バルク材料において結晶PDF解析を先駆けて適用することで局所構造解析も可能になり，平均構造では明らかにできなかった局所的な構造変化などについて中性子回折を用いて明らかにした．

■ リチウムイオン電池正極活物質の第一原理計算

小山　幸典

迅速な材料開発のための有用な手法として期待されている第一原理計算を用いてリチウムイオン電池正極活物質の諸物性を理論的に評価することで，これまで定性的にしか把握されていなかった活物質の性質を定量的に明らかにした．

■ 二次電池技術開発支援のためのマルチスケール・マルチフィジックス計算化学

宮本　明・畠山　望・鈴木　愛・三浦　隆治

既存手法に比べ1000万倍の高速計算が可能な超高速化量子分子動力学法を基礎とするミクローメソ―マクロ融合マルチスケール・マルチフィジックス計算手法とそれの二次電池技術開発への具体的な応用例を紹介する．

■ 全固体電池における固体界面の形成とキャラクタリゼーション

辰巳砂昌弘・林　晃敏

次世代蓄電池の一つである全固体電池を実現するためには，優れた固体電解質の開発と電極活物質－固体電解質界面の構築が重要となる．本稿では，全固体リチウム電池の開発状況，電極－電解質界面の課題とそれを克服するための固体界面形成のアプローチについて述べる．

■ 原子分解能電子顕微鏡と第一原理計算の連携によるLiCoO2粒界のLiイオン二次電池特性への影響

森分　博紀

原子分解能の電子顕微鏡と第一原理計算を連携されることにより，従来窺い知ることのできなかったLiイオン二次電池材料における粒界・界面の構造とその材料特性への影響を定量的に議論できるようになっている．

■ 第一原理計算による固体電解質LISICONの理論解析

藤村　幸司

全固体Liイオン二次電池の実用化に向け，高イオン伝導度を有する固体電解質が求められる．本稿では酸化物系固体電解質のひとつであるLISICONに対し第一原理分子動力学計算によって拡散挙動を評価した例を紹介する．

■ ナトリウムイオン電池用正極材料

久保田　圭・駒場　慎一

リチウムイオン電池の低コスト化，レアメタルフリー化といった市場要求に対し，究極の元素戦略電池として注目を集めているのが，「ナトリウムイオン電池」である．そのキーマテリアルである正極材料の研究について，層状酸化物を中心に現状の研究成果と今後の展望を概説する．

■ マグネシウム金属二次電池の現状と課題

福塚　友和・宮崎　晃平・安部　武志

高エネルギー密度を有する次世代電池の候補の一つであるマグネシウム二次電池について概説する．特に電解質に注目し，マグネシウム金属の析出溶解反応が可能な新しい電解液の開発に関して筆者らの研究結果を紹介する．

■ ペロブスカイト型酸化物の酸素脱離・挿入反応を利用した新しい電池

日比野　光宏・水野　哲孝

ペロブスカイト型金属酸化物における酸素の脱挿入に伴う鉄イオンのレドックス反応（正極ではFe⁴⁺/Fe³⁺，負極ではFe³⁺/Fe²⁺）を両極での電極反応とした酸素ロッキング電池，および同様な反応を正極反応として利用し，リチウムやナトリウムなどさまざまな負極が使用できるデュアルイオン電池について解説する．