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特集　マグネシウム二次電池の材料開発の最前線

近年，低炭素社会を実現するためのキーデバイスとしてリチウムイオン電池に代表される蓄電池（二次電池）が注目を集めており，エネルギーの有効利用の観点から従来よりも幅広い用途での応用が検討されている．このような背景から，リチウムイオン電池よりも高容量で安価な蓄電池の実用化が期待されており，その実現を目指して最先端の研究を融合した大型プロジェクトが推進されている．本特集では，次世代蓄電池の1つである多価イオンを用いたマグネシウム二次電池（マグネシウム金属二次電池，マグネシウム蓄電池）に焦点をあて，その研究概要と最先端の研究成果をご紹介していただく．　（特集担当委員：北村尚斗）

■ Mg金属二次電池の現状と今後の展開

金村　聖志

Mg金属を負極に用いた蓄電池の開発の状況について紹介する。負極、正極、電解液に関する材料研究を中心に、これまでの研究開発状況をまとめた。未だに実現されていない蓄電池であるが、材料研究の進捗は目覚ましく、安価で安全で高エネルギー密度のMg金属電池の実現に貢献する多くの成果について述べる。

■ マグネシウム蓄電池用正極材料の開発経緯と現状

下川　航平・岡本　範彦・市坪　哲

マグネシウム蓄電池正極開発は，一価イオンのそれとは異なり，かなりの困難さをともなう．筆者らのグループがこれまでに研究してきたマグネシウム蓄電池用正極材料の成果について簡単に紹介するとともに，正極構造の設計指針についての展望を述べる．

■ Mg二次電池用正極材料の探索と量子ビームを用いた結晶・電子構造解析

井手本　康・石田　直哉

マグネシウム二次電池正極材料として新規スピネル酸化物の合成と脱Liされた層状正極材料の合成に取り組んだ成果とそれらの量子ビームによる高度解析技術の結果について紹介する．

■ ポリアニオン系正極材料を用いたマグネシウムイオン挿入脱離反応

折笠　有基

ポリアニオン化合物を用いたマグネシウム二次電池正極材料の研究について解説する。結晶構造中の拡散パスを確保することが充放電反応を進行させる条件であることを示した後に、高容量を発現する材料と、高速充放電可能なナノコンポジットについての研究例を紹介する。

■ マグネシウム二次電池の正極に向けたスピネル酸化物のナノスケールの形態制御

渡辺　洋人・今井　宏明

Mg二次電池の性能向上のために, バイオミネラルに着想を得たナノ構造を正極活物質に応用した. 構造デザインされたスピネル型酸化物では充放電時の過電圧低減と容量増加が達成され, 金属負極二次電池のさらなる発展への可能性を示した.

■ 溶液プロセスによるマグネシウム電池正極ナノ材料の開発

小林　弘明

マグネシウム電池正極の遅い固体内拡散の改善策として活物質のナノ粒子化が有効である。本稿では汎用的なソルボサーマル法からアルコール還元法などの溶液プロセスによる活物質極小ナノ粒子合成法とその正極特性について紹介する。

■ EQCM法を用いたMg²⁺イオンの挿入・脱離過程の解析

八木　俊介・市坪　哲

電気化学水晶振動子マイクロバランス（EQCM）法を活用し，質量変化をともなうMg²⁺イオンの挿入・脱離反応と電解液の酸化分解とを明確に切り分けた測定を試みた．本稿では特に，室温でMg²⁺イオンの挿入・脱離が可能なフレームワーク構造材料を対象に，EQCM法によりMg²⁺イオンの挿入・脱離挙動を解析した結果を紹介する．

■ 全散乱データを用いた逆モンテカルロ法による正極ナノ粒子の原子配列解析

北村　尚斗

マグネシウム二次電池の正極材料として用いられているMgCo₂O₄ナノ粒子について全散乱測定を行い、逆モンテカルロモデリングにより原子配列（局所構造）を解析した結果を紹介する。

■ Mgイオン電池材料の探索─材料計算の進展─

中山　将伸・中野　高毅・小林　亮

材料シミュレーション技法を用いたMgイオン電池材料のうち特にMgイオン導電性に優れた材料の探索について、精度とコストのトレードオフ関係を議論しながら最近の研究例を紹介する。

新 研究室紹介　東京工業大学　物質理工学院　材料系　生駒研究室

生駒　俊之・中川　泰宏

くろすろーど　Life and Research at a US National Laboratory

小柳　孝彰