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现在最も広く使用されているリチウムイオン电池は、希少材料や引火性物质を含んでおり、电気自动车やスマートグリッドで今后ますます必要とされる大型电池には适さない。そのため、低価格?高安全の次世代电池の开発が急がれている。

酸素シャトル電池の原理と反応（矢印の向きは放電時の反応を表わしている，充電時は逆向き。）© Noritaka Mizuno

东京大学大学院工学系研究科の水野哲孝教授らは、価格?安全性の点で大きな利点を持った「酸素ロッキング电池」が可能であることを実証した。

リチウムイオン电池では、リチウムイオンが电极间をロッキングチェアのように行ったり来たりするのに対し、酸素ロッキング电池では、酸素イオンの电极间移动を电気エネルギーとして取り出すことができる。

酸素イオンは大きなイオンで固体中では动かすことは困难である。しかし今回、アルカリ电解液中で酸素の挿入?引き抜きを繰り返し行える物质の存在が明らかになった。これらの物质を电极に利用することで、リチウムイオン电池电极と同様なトポタクティック反応（化学结合に大きな组み换えのない反応）を正极と负极の両极で利用することができ、酸素ロッキング电池が可能となった。

本电池システムは、水溶液を电解质として用いており、水の电気分解の起こらない电位范囲で使用する必要がある。そのため、高起电力?高エネルギー密度が要求される用途よりも、希少なリチウムや、引火性の电解质を用いないことを利点とした用途、例えば、スマートグリッド化によって大量に必要となる定置型システムなど、価格、安全性、安定性が要求される用途に适している。

本研究は、日本学术振兴会の最先端研究开発支援プログラムにより、助成を受けたものである。

论文情报

Mitsuhiro Hibino, Takeshi Kimura, Yosuke Suga, Tetsuichi Kudo, Noritaka Mizuno,
“Oxygen rocking aqueous batteries utilizing reversible topotactic oxygen insertion/extraction in iron-based perovskite oxides Ca_1?xLa_xFeO_3－δ,”
Scientific Reports 2: 601, 2012. Online Edition: 2012/8/24 (Japan time), doi:10.1038/srep00601

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