リチウムの代わりにマグネシウム

蓄電池（二次電池）は、日常生活に必要なエネルギーを蓄え、いつでも取り出すことができる重要なデバイスです。

もっとも多く使用されている蓄電池はリチウムイオン電池ですが、そこで使用されるリチウムは身の回りにたくさんある元素ではありません。そこで、リチウムの代わりに使用できる豊富で安価な元素が探索されています。その１つが、自動車や航空機の部材として幅広く使用されているマグネシウムです。

マグネシウムイオンの移動に適した物質の構造を知る

リチウムイオン電池では正極と負極の間をリチウムイオンが移動して充電・放電が行われますが、マグネシウムを用いた蓄電池（マグネシウム蓄電池）ではマグネシウムイオンが移動します。つまり、マグネシウムイオンが移動しやすい物質を使う必要があるので、移動に適した原子の並び方（構造）を明らかにすることが重要です。

特にマグネシウム蓄電池では、イオンの移動距離をなるべく短くするため、非常に小さなナノ粒子（1ナノメートルは10の-9乗 メートル）が用いられています。このような小さな粒子の構造を原子レベルで調べることは容易ではありません。

正極ナノ粒子の構造を原子レベルで可視化

私の研究では、大型放射光施設や大強度陽子加速器施設でX線や中性子を用いた散乱実験を行って、正極ナノ粒子の構造を原子レベルで可視化しています。この実験によって得られた知見をマグネシウム蓄電池の開発に役立てています。最近では、国内外の機関の研究者とも連携して、マグネシウム蓄電池の性能向上を目指しています。