山本健太郎 人间?环境学研究科特定准教授（現：奈良女子大学准教授）、内本喜晴 同教授らの研究グループは、量子科学技術研究開発機構、東京大学、兵庫県立大学、東京科学大学、トヨタ自動車株式会社と共同で、リチウムイオン二次電池正極容量をはるかに超える全固体フッ化物イオン二次電池新規高容量インターカレーション正極材料の開発に成功しました。
本研究では、ありふれた鉄（地殻存在度4位）、カルシウム（地殻存在度5位）、酸素（地殻存在度1位）を主成分とする颁补0.8Sr0.2FeO2Fxが既存のリチウムイオン二次電池正極材料の2倍を優に超える580 mAh g–1の可逆容量を示すことを见出しました。この材料は、当初无限层构造を有しており、フッ化物イオンの挿入?脱离机构を齿线吸収分光法、共鸣非弾性齿线散乱法、齿线回折法などさまざまな分析技术を用いて多角的に解析した结果、フッ化物イオン挿入时に构造内で分子状酸素を形成する（酸化物イオンの电荷补偿を活用する）ことで、结晶构造から予想されるよりも遥かに多くのフッ化物イオンを可逆的に挿入可能であることを明らかにしました。电気自动车用の电池の大规模なニーズに対応するためには、希少金属の使用はできず、希少金属であるリチウムを用いることなく、负イオンである酸素の価数変化を大规模に活用する超セラミックス正极材料により、従来の正极材料と比べてはるかに高容量を実现できたことから、蓄电池の革新が起こる可能性を示しました。
本研究成果は、2025年6月17日に、国際学術誌「Advanced Energy Materials」にオンライン掲載されました。
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【书誌情报】
Yanchang Wang, Kentaro Yamamoto, Yuki Sakaguchi, Jun Miyawaki, Toshiyuki Matsunaga, Datong Zhang, Hisao Kiuchi, Zulai Cao, Koji Nakanishi, Toshiki Watanabe, Neha Thakur, Mukesh Kumar, Hidenori Miki, Hideki Iba, Kazuhiko Maeda, Yoshihisa Harada, Hiroshi Kageyama, Yoshiharu Uchimoto (2025). Ultra-High-Capacity of Earth-Abundant Cathodes Enabled by Excess Fluoride-Ion Insertion/Extraction. Advanced Energy Materials, 2406131.
