由立命馆大学生命科学部的折笠有基副教授、国立大学法人东京农工大学大学院工学研究院的直井胜彦教授、岩间悦郎副教授等组成的研究小组，与图卢兹第三大学（法国）、国立大学法人京都大学、高亮度光科学研究中心展开合作，共同发现了用于镁二次电池的新型电极材料，该电池有望成为新一代蓄电池。

由该研究小组等共同开发的新型材料中不含钴等高价元素，通过利用纳米空间的原理，成功促进了镁离子的运动。

本次研究发现的材料成本低，可储存大量能量，有望成为超越锂离子电池的新一代二次电池的材料。

另外，该研究成果已刊登在国际学术杂志《Chemistry of Materials》上。

材料设计上采用了能够促进镁离子扩散的纳米空间

背景

现在，在社会上广泛普及的二次电池——锂离子电池已广泛应用于智能手机和平板电脑等终端，并有望广泛应用于电动汽车和智能电网，以促进世界范围内环境问题的解决，因此锂离子电池获得了2019年诺贝尔化学奖。

对于新一代二次电池，人们迫切希望其能够满足高安全性和低成本、扩大储存能量等需求。镁二次电池使用镁离子作为移动离子，理论上具有高性能和安全性，但由于材料中离子的移动较慢，难以满足实际应用需要的工作条件。

研究成果

研究小组合成与碳复合的纳米材料，设计出一种在材料中引入应变的独特电极结构。研究证实，通过使用该纳米材料，即使在室温左右的温度下，镁二次电池也能进行几个小时的充电和放电，达到可用于日常生活的水平。通过使用SPring-8中的高能X射线进行分析，发现新开发的材料构造是一种处于结晶体和非晶体的中间状态的结构，可克服现有的镁离子在固体内扩散速度慢的缺点。

今后的展望

本研究证实，使用纳米空间的材料设计可以解决现有技术难以克服的离子移动慢的难题，促进离子移动。通过使用这种设计方针，研究团队旨在促进材料的高性能化，同时实现镁二次电池的产品化，将其投入实际市场。

论文信息

题目：Noncrystalline Nanocomposites as a Remedy for the Low Diffusivity of Multivalent Ions in Battery Cathodes

作者：Yuki Orikasa¹，Katsuhiko Naoi¹，Etsuro Iwama²

所属：Riitsumeikan University¹，Tokyo University of Agriculture&Technology²

刊登杂志：Chemistry of Materials

刊登日期：2020年1月27日

翻译：东雨琦

审校：李涵、贾陆叶

统稿：李淑珊

参考日本报道原文：http://www.spring8.or.jp/ja/news_publications/press_release/2020/200129/

可应用于新一代镁电池的纳米空间电极材料开发成功！