东京理科大学理工学部先端化学科的井手本康教授等人组成的研究小组成功合成了新的金属化合物材料，可作为在放电和充电之间转换的“二次电池”的电极使用。这种新材料将成为开发新一代镁二次电池的重要基础。井手本教授就此次的新材料介绍说：“成功合成了有望用于新一代二次电池正极的岩盐物质”。
镁的毒性较低，而且放电后电子比较容易逆向流动，因此在新一代高能量密度充电式电池的开发中，镁作为阳极材料备受期待。不过，由于未找到合适的阴极材料和电解质，一直未能推进实用化。
井手本教授等人组成的研究小组此次合成的钴置换型MgNiO2有望作为新的阴极材料使用。井手本教授说：“计划用于可动离子源使用多价镁离子的镁二次电池”，同时还表示：“有望提高新一代二次电池的能量密度”，不仅介绍了此次的成果，还强调了今后的发展潜力。
此次，除标准的材料合成技术外，研究小组还采用了“反向共沉淀”法，从水溶液中提取了新的岩盐。另外，利用中子衍射和同步辐射X射线衍射法互补着对提取的岩盐进行了结构解析和电子结构解析。通过解析向粉末状样品照射中子或者X射线产生的衍射图案，在特定位置观察到了强度的特征峰。此外，研究小组对显示出“充放电动作”（合适的阴极材料可能需要的充放电动作）的岩盐类型实施了理论计算和模拟。由此，从100多种候选材料中，根据能量最稳定的结构，成功确定了Mg、Ni和Co离子的配置。
另外，为了解作为镁充电电池阴极材料的岩盐的电化学性质，使用基于已知参考极的三极单元，在多种条件下进行了充放电试验。试验确认，可以根据Mg的组成和Ni/Co比控制电池特性。通过进行上述结构解析及电化学测量，验证了作为阴极材料的岩盐构造的最佳组成，以及在各种条件下的可靠性。
通过开发新的阴极材料，有望消除镁二次电池实现实用化遇到的一个瓶颈，井手本教授等人表示：“镁二次电池有望成为能量密度凌驾于锂离子电池之上的二次电池”，对今后的研究开发也表现出了热情和期待。
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文：JST客观日本编辑部
