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

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本研究では、マグネシウムの溶解にともなう酸化物皮膜生成・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法を開発し、マグネシウム表面の溶解形態変化とその過程において観察される水素発生の支配因子解明に基づくマグネシウム電池の高出力化指針を確立することを目的とする。本年度は、マグネシウム溶解にともなうpH変化を考慮した酸化物皮膜生成・成長・破壊の動的過程リアルタイム追跡を目的とし、チェンネルフロー電極を用いた電気化学測定システムの開発を実施した。チェンネルフローセルは透明な2枚のアクリル板を用いて作製し、マグネシウム電極を埋め込んだアクリルブロックとチャンネルを有するアクリルブロックにより構成されている。層流条件を満たした電解液がチャンネル内を流れるため、マグネシウムの溶解にともなう電極近傍のpH変化を考慮した電気化学測定が実施可能である。この測定では、チャンネル内において対極は作用極に対して下流に設置しているため、対極における電気化学反応に起因したpH変化はマグネシウム溶解に影響がない。チャンネルフローセルは透明なアクリル板により作製されているため、三電極系により実施される電気化学測定において、アノード溶解中におけるマグネシウム表面変化を透明なアクリル板を介してデジタルマイクロスコープにより動画撮影が可能である。この電気化学測定システムを用いて、マグネシウムの自然電位およびアノード分極曲線の測定を実施し、電解液濃度とマグネシウム溶解にともなう皮膜生成・成長・破壊のプロセスを解析した。