イオン-電子混合伝導性ガラス中へのマグネシウムイオンの電気化学的挿入反応

近年、エレクトロニクスの発展に伴い、小型・軽量で、エネルギー密度の高い電池の開発が必要とされ、新しいタイプの電池としてマグネシウム電池が期待されている。本研究では、このマグネシウム電池の電極材料として、イオン-電子混合伝導性ガラスが有望であるという観点から、このイオン-電子混合伝導性ガラス中へのマグネシウムイオンの電気化学的挿入反応について検討した。さらにガラス材料のみならず、種々の遷移金属酸化物結晶やカルコゲナイド結晶などについても検討した。得られた結果は次の通りである。1。種々の遷移金属酸化物・硫化物中へのマグネシウムイオンの電気化学的挿入層状構造を有するV_2O_5,MoO_3などの遷移金属酸化物およびNiPS_3,FePS_3などのカルコゲン化物中へマグネシウムイオンを挿入することを試みた。その結果、いずれの化合物においてもマグネシウムイオンが挿入され、さらにV_2O_5は金属マグネシウムに対して1.2Vという比較的高い電位で反応が進行することを見い出した。これは、マグネシウム電池の正極材料として有望であることを示すものである。またMnPSe_3やNiPS_3などでは金属マグネシウム電極に対して0.2〜0.3V付近の電位で反応が進行することが明らかになった。2。遷移金属酸化物ガラスの作製とマグネシウムイオンの電気化学的挿入反応双ローラー超急冷法を用いることにより、V_2O_5は単独でもガラス化すること、またV_2O_5-MoO_3系、V_2O_5-WO_3系などの二成分系においても遷移金属酸化物のみならなるガラスが得られることがわかった。また、いずれのガラスにおいてもマグネシウムイオンの挿入反応が進行することが明らかになった。

近年、エレクトロニクスの発展に伴い、小型・軽量で、エネルギー密度の高い電池の開発が必要とされ、新しいタイプの電池としてマグネシウム電池が期待されている。本研究では、このマグネシウム電池の電極材料として、イオン-電子混合伝導性ガラスが有望であるという観点から、このイオン-電子混合伝導性ガラス中へのマグネシウムイオンの電気化学的挿入反応について検討した。さらにガラス材料のみならず、種々の遷移金属酸化物結晶やカルコゲナイド結晶などについても検討した。得られた結果は次の通りである。1。種々の遷移金属酸化物・硫化物中へのマグネシウムイオンの電気化学的挿入層状構造を有するV_2O_5,MoO_3などの遷移金属酸化物およびNiPS_3,FePS_3などのカルコゲン化物中へマグネシウムイオンを挿入することを試みた。その結果、いずれの化合物においてもマグネシウムイオンが挿入され、さらにV_2O_5は金属マグネシウムに対して1.2Vという比較的高い電位で反応が進行することを見い出した。これは、マグネシウム電池の正極材料として有望であることを示すものである。またMnPSe_3やNiPS_3などでは金属マグネシウム電極に対して0.2〜0.3V付近の電位で反応が進行することが明らかになった。2。遷移金属酸化物ガラスの作製とマグネシウムイオンの電気化学的挿入反応双ローラー超急冷法を用いることにより、V_2O_5は単独でもガラス化すること、またV_2O_5-MoO_3系、V_2O_5-WO_3系などの二成分系においても遷移金属酸化物のみならなるガラスが得られることがわかった。また、いずれのガラスにおいてもマグネシウムイオンの挿入反応が進行することが明らかになった。