【公開日：2025.06.10】【最終更新日：2025.04.07】

課題データ / Project Data

課題番号 / Project Issue Number

24NM5311

利用課題名 / Title

元素戦略電池の実現に資する革新材料の研究開発

利用した実施機関 / Support Institute

物質・材料研究機構 / NIMS

機関外・機関内の利用 / External or Internal Use

内部利用（ARIM事業参画者以外）/Internal Use (by non ARIM members)

技術領域 / Technology Area

【横断技術領域 / Cross-Technology Area】（主 / Main）計測・分析/Advanced Characterization（副 / Sub）-

【重要技術領域 / Important Technology Area】（主 / Main）革新的なエネルギー変換を可能とするマテリアル/Materials enabling innovative energy conversion（副 / Sub）-

キーワード / Keywords

誘導結合プラズマ発光分光/ Inductively coupled plasma emission spectroscopy, ,電極材料/ Electrode material,二次電池/ Secondary battery

利用者と利用形態 / User and Support Type

利用者名（課題申請者）/ User Name (Project Applicant)

万代 俊彦

所属名 / Affiliation

物質・材料研究機構

共同利用者氏名 / Names of Collaborators in Other Institutes Than Hub and Spoke Institutes

Omar Falyouna,Dedy Setiawan

ARIM実施機関支援担当者 / Names of Collaborators in The Hub and Spoke Institutes

岩撫 暁生

利用形態 / Support Type

（主 / Main）技術代行/Technology Substitution（副 / Sub）-

利用した主な設備 / Equipment Used in This Project

NM-203：誘導結合プラズマ発光分析装置群

報告書データ / Report

概要（目的・用途・実施内容）/ Abstract (Aim, Use Applications and Contents)

マグネシウム金属電池では、充放電時に正極活物質の正反応であるMg2+の挿入脱離に加えて、プロトン挿入や電解液分解など様々な副反応が発現容量に寄与することが知られている。本研究では、開発材料の充放電時の発現容量に対するMg2+の挿入量をICP-OESにより定量し、発現容量から予想される見込みMg2+挿入量との比較から、正極として真に機能するかどうかを評価した。

実験 / Experimental

充放電試験後の試験セル[Mg || MoS₂]から電極を取り出し、適切な溶媒にて洗浄、真空下で乾燥した。サンプル全量に対してICP-OEM測定を実施し、サンプルに含まれるMg量を定量した。

結果と考察 / Results and Discussion

充放電後のMoS₂に対してICP-OEM測定を行った結果、発現容量に対してMgの検出量が顕著に少なく、容量の大部分が副反応由来であることが分かった。Mg²⁺の低い拡散性がその要因の一つであることから、Mg²⁺のMoS₂格子内拡散を促進するために、Li⁺との共挿入を試みた。その結果、Mg挿入量は飛躍的に増加し、発現容量の大半がMg²⁺とLi⁺の挿入脱離に由来することとなった。一方で、サイクルに伴い発現容量は減少し、50サイクル後には発現容量から予想されるMg量を上回るMgが検出され、MoS₂内にMg²⁺がトラップされてしまうことが分かった。可逆性の向上にはMoS₂の結晶格子を適切に制御する必要があると考えられる。

図・表・数式 / Figures, Tables and Equations

Figure 1. Molar ratio between Mg²⁺ or Li⁺ and Mo⁴⁺ for the cycled MoS₂ electrodes.

その他・特記事項（参考文献・謝辞等） / Remarks(References and Acknowledgements)

成果発表・成果利用 / Publication and Patents

論文・プロシーディング（DOIのあるもの） / DOI (Publication and Proceedings)

1. Omar Falyouna, Compatibility of Molybdenum Disulfide and Magnesium Fluorinated Alkoxyaluminate Electrolytes in Rechargeable Mg Batteries, Batteries & Supercaps, , (2024).
   DOI: 10.1002/batt.202400231
   

口頭発表、ポスター発表および、その他の論文 / Oral Presentations etc.

1. Omar Falyouna, Toshihiko Mandai. 第65回電池討論会　2024.11

特許 / Patents

特許出願件数 / Number of Patent Applications：0件
特許登録件数 / Number of Registered Patents：0件