電池高出力化実現に向けたMg酸化物皮膜生成・成長・破壊のリアルタイムイメージング

2023 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21K04676
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分26030:複合材料および界面関連
• 研究機関: 名古屋工業大学
• 研究代表者: 星 芳直 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20632574)
• 研究期間 (年度): 2021-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 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

研究成果の概要

Mg電池の高出力化実現のため，Mg酸化物皮膜生成・成長・破壊の動的過程をリアルタイムに追跡できる電気化学計測システムを開発した。チャンネルフローセルを用いた電気化学計測中において，Mgの溶解形態の動画撮影を実施するとともに，Mg溶解により発生した水素ガスをガスクロマトグラフにより解析することで，Mg溶解にともなうpH変化を考慮した電極反応解析に成功した。

自由記述の分野

複合材料・界面

研究成果の学術的意義や社会的意義

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。