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摘要：日本的研究小组开发出一种不规则岩盐型镍基材料，并对其反应机制进行了实验和理论分析。在世界上首次证明了这种材料与传统材料不同，在氧气参与反应的情况下，表现出高效率和高电压。这一成果将有望从不同的角度出发，开发出高能量密度的锂电池材料，并进一步提高锂电池的性能。

关键字：镍基材料、下一代蓄电池、锂电池、高效率、高电压、高能量密度电池

有望实现高能量密度锂电池

要点

开发出一种不同于传统材料，利于氧气参与反应的新型镍基材料
证明一种利用氧气的、高效率和高电压的新型电池反应
研究成果将有助于开发下一代高能量密度电池材料

社会背景

全球各国向脱碳社会发展的趋势正在加速。为此，利用太阳能和风能等自然能源，提高电动汽车的性能不可或缺，因此需要开发具有更高性能的正极材料。利用氧气代替传统的过渡金属离子的新型电池材料有望提高能量密度，在全球范围内展开了激烈的开发竞争。

研究成果

随着锂离子蓄电池市场的急速扩大，为了进一步提高电池的能量密度，日本正在研发富锂锰基层状材料。在这些材料中，虽然通过利用氧气的氧化还原反应可以获得高容量，但存在充放电时的能量效率差、工作电压较低的问题。此外，为了稳定这种氧反应，锰的存在是必需的。

本项研究中，研究小组致力于开发一种岩盐型结构的氧化物材料，其与传统层状材料不同，其中锂和镍不规则排列，该材料充放电效率高，能够在比锰基材料更高的电压下工作。

研究小组通过进行详细的实验和理论分析，证实了该材料与富锂锰基层状材料一样，进行了氧气的氧化还原反应。此外，研究小组在世界上首次明确了在不规则岩盐结构中，通过形成线性Ni-O-Ni键，可以特异性地激活和稳定反应，从而实现高效率和高电压。今后，如果材料开发取得更多进展，将有助于实现实用性高能量密度电池。

实验方法

镍基岩盐氧化物LiNi_2/3Nb_1/3O₂以Li₂CO₃,Ni(OH)₂,Nb₂O₅为原料，通过固相反应进行合成。高能加速器研究机构光子工厂、日本高强度质子加速器实验室(J-PARC)、立命馆大学SR中心和澳大利亚同步加速器对充放电期间样品电子状态的变化进行了测定。

未来展望

此次，研究小组发现了一种利用氧气的高效率和高电压的不规则岩盐型镍基材料，并建立了电池反应的新基础理论。通过应用这一基础理论，未来，有望开发出高能量密度岩盐材料，并有望实现下一代锂离子蓄电池。

新型不规则岩盐型镍基材料的开发及其在下一代蓄电池中的应用