情報提供：
2025（令和7）年 3月 5日
国立大学法人岡山大学
https://www.okayama-u.ac.jp/
＜発表のポイント＞
- 比表面積・平均細孔径・全細孔容積が異なる多孔質炭素（PC: Porous Carbon）を正極とするアルミニウムイオン電池で、平均細孔径の制御により放電容量が向上する可能性を示しました。
- 高い放電容量を実現するため、従来の比表面積重視の設計とは異なり、最適な細孔径を維持しつつ比表面積を増やす新たな設計視点を提案しました。
◆概 要
国立大学法人岡山大学（本部：岡山市北区、学長：那須保友）大学院環境生命自然科学研究科（工）に所属し、OU-SPRING生でもある陳逸楓大学院生、同大学学術研究院環境生命自然科学学域の鈴木弘朗研究准教授、西川亘助教、林靖彦教授等は、星和電機株式会社の梅澤成之博士（同大大学院自然科学研究科博士後期課程修了）と共同で、多孔質炭素の平均細孔径制御とアルミニウムイオンの吸脱着反応によって、安定に充放電できる高容量のアルミニウムイオン電池（AIB: Aluminum Ion Battery）に必要な正極PC材料の細孔物性の同定に成功しました。
今回の研究成果は、2025年2月12日に英国王立化学会（Royal Society of Chemistry）の学術雑誌 「Journal of Materials Chemistry A」に掲載（First published）されました。
リチウムイオン電池（LIB: Lithium Ion Battery）は幅広く活用されていますが、資源問題、環境問題、安全性などの課題を抱えており、LIBに代わる次世代電池技術の開発競争が加熱しています。
本研究グループは、資源が豊富で、低コスト、安全性が高く、高速充電が可能で高い理論容量が期待されるため、金属負極にアルミニウムを用いた電池（AIB）の研究開発を実施しています。
AIBの正極材料の候補として、資源が豊富で、低い製造コストという両方の条件を満たす多孔質炭素PCの利用に注目していますが、一方でPCを用いたAIBは放電容量が低いという課題を抱えています。
そこで、異なる細孔物性（比表面積・平均細孔径・全細孔容積）を有するPCを正極として使用することで、平均細孔径が放電容量に大きく影響することを明らかにしました。最適な平均細孔径と大きな比表面積をもつPCを選択することで、AIBの放電容量を増大させることが可能となりました。
この研究成果から、高容量のAIB実現に向け、従来の比表面積重視の設計とは異なる新たな視点を取り入れた電極設計の知見を提供しました。
※OU-SPRING生
国立研究開発法人科学技術振興機構（JST）「次世代研究者挑戦的研究プログラム」を用いて、大学院の博士後期課程又は博士課程に進学する優秀な人材の確保を図るとともに、岡山大学の「最重点研究分野」の研究を推進する若手研究者の養成、ひいては、我が国の科学技術・イノベーション創出を担う研究者の養成等を目的に運用している制度です。選抜されたOU-SPRING生には、研究奨励費（生活費相当）と研究費を支給し、より研究に専念できる環境を提供しています。
https://www.ou-spring.orsd.okayama-u.ac.jp/
PC正極の作製とアルミニウムイオン電池（AIB）セルの作製と構造
(a) 正極活物質としてPC1、PC2、PC3、PC4、PC5、PC6、PC7を用いたAIBの電流密度0.10A/gにおける放電容量と細孔特性。(b) 正極活物質としてPC4を用いたAIBの異なる電流密度における定電流充放電曲線。(c) 正極活物質としてPC4を用いたAIBの繰り返し特性、クーロン効率とCレート。
◆陳逸楓大学院生と林靖彦教授からのひとこと
＜陳逸楓大学院生＞
本研究は、多孔質炭素正極の設計指針となり得る成果で、次世代高容量アルミニウムイオン電池の実現に寄与します。今後も持続可能なエネルギー社会の実現に向けて、安全・安 心の蓄電デバイスの研究を進めていきます。
陳逸楓大学院生
＜林靖彦教授＞
2価金属イオン電池の開発が加速する一方で、3価金属イオン電池の研究は未だ大きな壁に直面しています。今回、数々の困難を乗り越えた革新的な成果は、学生の発想と挑戦から生まれたものです。今後、水系および固体電解質を用いたアルミニウムイオン電池（AIB）の実現を目指し、国際共同開発を視野に入れたポストリチウムイオン電池の研究を牽引する研究開発拠点を築いていきます。
林靖彦教授
◆論文情報
論 文 名：Enhanced capacity of aluminum-ion batteries by adjusting the average pore size of the porous carbon cathode
掲 載 紙： Journal of Materials Chemistry A
著 者： Yifeng Chen*, Hiroo Suzuki, Shu Fukumoto, Chiyu Nakano, Takeshi Nishikawa, Shigeyuki Umezawa, and Yasuhiko Hayashi*
D O I： 10.1039/D4TA08671F
U R L： https://doi.org/10.1039/D4TA08671F
◆研究資金
筆頭著者の陳逸楓は、JST SPRING（JPMJSP2126）の支援を受けて本研究を実施しました。
◆詳しい研究内容について
次世代アルミニウムイオン電池革命！安全・低コスト・高容量を実現する正極炭素材料の設計指針を提案
https://www.okayama-u.ac.jp/up_load_files/press_r6/press20250305-1.pdf
◆参 考
・岡山大学 学術研究院 環境生命自然科学学域（工）ナノデバイス・材料物性学研究室
https://hayashi-lab.org/
・岡山大学大学院 環境生命自然科学研究科
https://www.elst.okayama-u.ac.jp/
・岡山大学 工学部
https://www.engr.okayama-u.ac.jp/
・岡山大学次世代研究者挑戦的研究プログラム（OU-SPRING）
https://www.ou-spring.orsd.okayama-u.ac.jp/
・星和電機株式会社
https://www.seiwa.co.jp/
◆参考情報
・【岡山大学】工場や車体の排熱を電気に変える！ 高い熱電変換性能と安定性を持つ「n型カーボンナノチューブ糸」の作製に成功
https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000002182.000072793.html
・【岡山大学】次世代太陽電池・ペロブスカイト太陽電池の欠点を補完する画期的な添加材“ベンゾフェノン”を発見！～性能と耐環境性の向上により、再生可能エネルギーの発展に貢献～
https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000001930.000072793.html
・【岡山大学】ヤーヌス構造をもつ二次元半導体の生成と生成過程の解析に成功 ～二次元半導体の新しいデバイス応用展開に期待～
https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000001426.000072793.html
・【岡山大学】原子層半導体の一次元構造化に成功 ～次世代ナノスケール光電子デバイスへの応用に期待～
https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000001417.000072793.html
・【岡山大学】閉じ込め空間を利用した原子レベルに薄い半導体の大面積・高品質合成に成功～次世代フレキシブル光電子デバイスの実現に期待～
https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000764.000072793.html
・【岡山大学】メモリスティブな振る舞いを持つ新規材料を発見 ～人間と同様の思考を持つコンピュータの実現に向けて～
https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000224.000072793.html
岡山大学津島キャンパス
◆本件お問い合わせ先
岡山大学 学術研究院 環境生命自然科学学域（工）教授 林 靖彦
〒700-8530 岡山県岡山市北区津島中1-1-1 岡山大学津島キャンパス 工学部3号館
TEL：086-251-8230
FAX：086-251-8230
E-mail：hayashi.yasuhiko◎okayama-u.ac.jp
※@を◎に置き換えています。
https://hayashi-lab.org/
＜岡山大学の産学官連携などに関するお問い合わせ先＞
岡山大学研究・イノベーション共創機構 産学官連携本部
〒700-8530 岡山県岡山市北区津島中1-1-1 岡山大学津島キャンパス 本部棟1階
TEL：086-251-8463
E-mail：sangaku◎okayama-u.ac.jp
※ ◎を@に置き換えて下さい
https://www.orsd.okayama-u.ac.jp/
＜岡山大学の研究機器共用（コアファシリティ）などに関するお問い合わせ先＞
岡山大学研究・イノベーション共創機構 機器共用推進本部
〒700-8530 岡山県岡山市北区津島中1-1-1 岡山大学津島キャンパス 本部棟1階
TEL：086-251-8745、086-251-8746
FAX：086-251-8748
E-mail：cfp◎okayama-u.ac.jp
※ ◎を@に置き換えて下さい
https://fspp.kikibun.okayama-u.ac.jp/
岡山大学メディア「OTD」（アプリ）：https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000011.000072793.html
岡山大学メディア「OTD」（ウェブ）：https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000000215.000072793.html
岡山大学統合報告書2024：https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000002801.000072793.html
岡山大学SDGsホームページ：https://sdgs.okayama-u.ac.jp/
岡山大学SDGs～地域社会の持続可能性を考える（YouTube）：https://youtu.be/Qdqjy4mw4ik
岡山大学Image Movie (YouTube)：https://youtu.be/pKMHm4XJLtw
産学共創活動「岡山大学オープンイノベーションチャレンジ」2025年1月期共創活動パートナー募集中：
https://prtimes.jp/main/html/rd/p/000002800.000072793.html
国立大学法人岡山大学は、国連の「持続可能な開発目標（SDGs）」を支援しています。また、政府の第1回「ジャパンSDGsアワード」特別賞を受賞しています。地域中核・特色ある研究大学として共育共創を進める岡山大学にご期待ください
- 岡山大学 文部科学省「地域中核・特色ある研究大学強化促進事業（J-PEAKS）」に採択～地域と地球の未来を共創し、世界の革新の中核となる研究大学：岡山大学の実現を加速とともに世界に誇れる我が国の研究大学の山脈を築く～
https://www.okayama-u.ac.jp/tp/news/news_id13987.html
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