Real-time Imaging of Mg Oxide Film Formation, Growth, and Breakdown for Realization of Higher Battery Output

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K04676
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26030:Composite materials and interfaces-related
• Research Institution: Nagoya Institute of Technology
• Principal Investigator: Hoshi Yoshinao 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20632574)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: マグネシウム / 酸化物皮膜 / リアルタイムイメージング / 水素ガス分析 / ガスクロマトグラフィー / 3Dインピーダンス / チャンネルフロー電極 / オペランド計測

Outline of Final Research Achievements

An electrochemical measurement system has been developed for the monitoring the dynamic processes of Mg oxide film formation, growth, and breakdown in real time in order to realize a high-power Mg battery. During electrochemical measurement using a channel flow cell, the movie of Mg dissolution was taken and the hydrogen gas generated by Mg dissolution was analyzed by gas chromatography, and the electrode reactions were successfully analyzed while suppressing the pH change caused by Mg dissolution.

Free Research Field

複合材料・界面

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

Mg電池の高出力化を実現には，Mgの溶解により形成される酸化物皮膜の生成・成長・破壊のプロセスを明らかにし，電池開発における課題を精査する必要がある。本研究ではこれらのプロセスをリアルタイムに追跡できる電気化学計測システムの開発に成功した。このシステムではフローセルを用いることでMg溶解にともない発生した水素ガスをガスクロマトグラフィーにより定量分析が可能であるとともに，Mg溶解にともなうpH変化を抑制した環境で電気化学計測ができることは，電池開発指針を確立するうえで意義深い。本開発技術は，ガス発生する電極材料の分析に適用可能であり，稼働する実際の電池環境に基づく材料開発へ展開できる。