安価で資源豊富な元素を用いて次世代蓄電池を作る！

ナトリウムを使った新しい蓄電池

「リチウムイオン電池」は性能に優れた電池ですが、レアメタル（LiやCo等）を含むため、その確保に課題があります。そこで、海中にほぼ無尽蔵に存在し、安価なNaを用いたナトリウムイオン電池の開発が進んでいます。最近、その実用化が始まりましたが、まだリチウムイオン電池の性能には若干及びません。そのため、ナトリウムイオン電池の負極材料に着目し、性能を上げる研究が行われています。

化粧品材料への工夫により負極性能が向上！

その一つが酸化チタンです。酸化チタンは安価・豊富で無害なため、日焼け止めや化粧品に広く使用されます。その化粧品用途での色・透明性や塗りやすさが、電池の負極でも重要なことが発見されたのです。ルチル型と呼ばれる結晶構造の酸化チタンは、負極特性が低く注目されていませんでしたが、結晶に不純物を添加（ドープ）したり、原子の配列を整えたりする工夫により、Naイオンや電子が通りやすくなり、実用化材料よりも性能が高まることがわかりました。
酸化鉄も同じく安価・豊富であり、化粧品に使用されています。Naを含んだ酸化鉄が正極に使えることは知られていましたが、負極にも適用可能なことが発見され、正極と負極に用いることで、安価で豊富な資源だけでナトリウムイオン電池を作ることに成功しています。

化学×バイオ＝太陽光で充電できる新しいデバイス

再生可能エネルギーの活用のため、太陽光でNaイオンを吸蔵し充電する「光電気化学キャパシタ」が考案されています。その最大の特徴は、植物の光合成に発想を得ている点です。負極の酸化チタンに光が当たると電子が励起されますが、せっかく分離した電子が正孔と再結合すると充電が進みません。そこで、光合成反応で電子を受け渡しするNADPHとその再生を行うクロロフィルを適用し、正孔を埋めて電子を蓄積することで、大きな起電力を継続的に得られるようになりました。光電気化学キャパシタが実用化されれば、電源がない離島や砂漠でも携帯デバイスが自由に利用できます。

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先生情報 / 大学情報

鳥取大学工学部化学バイオ系学科准教授薄井洋行先生

興味が湧いてきたら、この学問がオススメ！

電気化学、無機材料化学、半導体工学

先生が目指すSDGs

メッセージ

「あなたの得意は何ですか？」　自分を輝かせるため、自分の個性は何か、自分は何が得意なのかをぜひ見つけてください。取り柄が無い人はいません。どんな人にもその人なりの個性・特長が必ずあるので、それを見つけ、伸ばしてください。自分の良さが何なのか自分で見つけにくい場合は、信頼できる先生や先輩に相談しながら、一緒に見つけると良いです。化学の研究も同じです。それぞれの材料の性質を観察しながら得意な部分を見つけ、それを伸ばす工夫を行うことで、優れた特性を発揮できる新材料の開発につながるのです。

先生への質問

先生の学問へのきっかけは？
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鳥取大学に関心を持ったあなたは

鳥取大学は、教育研究の理念に「知と実践の融合」を掲げ、高等教育の中核としての大学の役割である、人格形成、能力開発、知識の伝授、知的生産活動、文明・文化の継承と発展等に関する学問を教育・研究し、知識のみに偏重することなく、実践できる能力をつけるように努力しています。また、研究・教育拠点、幅広い専門的職業人の養成、地域の生涯学習機会の拠点、社会貢献機能など個性輝く大学を目ざし、地方大学にこそ求められるオンリーワンの研究開発を行い、社会に貢献し、国際的競争力を確保できる大学運営を目指しています。

安価で資源豊富な元素を用いて次世代蓄電池を作る！

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化粧品材料への工夫により負極性能が向上！

化学×バイオ＝太陽光で充電できる新しいデバイス