51探花

【本学研究者情报】

〇（研究当時）多元物質科学研究所　大学院生　飯村玲於奈（大学院環境科学研究科 博士課程）

【発表のポイント】

• 坚牢な六角形トンネル构造をもつナノ酸化モリブデン正极材料^（注１）を开発しました。
• 従来困难とされてきた室温でのカルシウムイオン（颁补²⁺）とマグネシウムイオン（惭驳²⁺）の可逆的な挿入?脱离を実証しました。
• 开発した正极材料の充放电に伴う体积変化は2%未満であり、高い构造安定性を维持することを明らかにしました。
• 多価イオンの挿入?脱离に伴い内部の惭辞-翱结合长が柔软に変化することで体积変化が抑えられるユニークな反応机构を解明しました。

【概要】

电动化社会の本格化およびサプライチェーンリスクの増大から、価格変动が少ないレアメタルフリー蓄电池の开発が盛んに行われています。中でも、多価金属电池は、豊富な元素资源性と安全性を基盘に、次世代の高エネルギー蓄电池として注目されています。一方で、実用化に向けては、正极材料の开発が大きな课题となっています。

東北大学多元物質科学研究所の飯村玲於奈 大学院生（研究当時：同大学院環境科学研究科、現：物質?材料研究機構 研究員）、北海道大学大学院理学研究院の小林弘明 准教授（現：東京大学大学院工学系研究科 准教授）らの研究チームは、次世代蓄電池の一つである多価（マグネシウム?カルシウム）金属電池における、新しい反応機構を用いる正極材料を开発しました。

今回、研究チームは、内部にイオンが通りやすい経路を持ち、几何学的に高い构造安定性を有するトンネル构造型酸化モリブデンに着目しました。そして、この材料をナノサイズ化することで、従来は困难とされてきた室温での多価イオンの可逆的な挿入?脱离を実现しました。この材料は充放电を繰り返しても结晶全体の変形が非常に小さく、骨格构造を保ったまま内部の结合が柔软に変化することで、イオンの挿入?脱离に応答していることを明らかにしました。

本研究成果は、多価金属電池用正極材料の開発を加速度的に発展させる材料設計指針となるもので、2026年4月28日（現地時間）公開のAdvanced Energy Materials誌に掲載されました。

図1. トンネル構造型酸化モリブデン正極で進行する多価金属電池反応の模式図

【用语解説】

注1. 正極材料：電池の正極を構成する材料で、放電時に外部回路から電子を受け取り、電解質中のイオン（MgイオンやCaイオン）を取り込む役割を担う。

【论文情报】

タイトル: Ultra-Low-Strain Calcium and Magnesium Ion Storage Enabled by Tunnel-Structured MoO3 Positive Electrode
著者: Reona Iimura*, M. D. Hashan C. Peiris, Takashi Yabu, Toshihiko Mandai, Ruijie Zhu, Akira Nasu, Saneyuki Ohno, Masaki Matsui, Itaru Honma, Manuel Smeu, Hiroaki Kobayashi*
*責任著者: 東北大学多元物質科学研究所　博士課程学生　飯村玲於奈
北海道大学大学院理学研究院　准教授　小林弘明
掲載誌: Advanced Energy Materials
DOI:

详细（プレスリリース本文）

问い合わせ先

（研究に関すること）
東北大学 多元物質科学研究所
博士課程学生　飯村 玲於奈（いいむら れおな）
TEL: 022-217-5816
Email: reona.iimura.r5*dc.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）

（报道に関すること）
東北大学 多元物質科学研究所　広報情報室
TEL: 022-217-5198
Email: press.tagen*grp.tohoku.ac.jp（*を@に置き換えてください）