アルミニウムヨウ素イオン二次電池の充放電特性

 私たちが検討を行っているマグネシウム二次電池構造の一形態（構造D）を，模式的にFig.1に示しました。積層型の構造Dは，10：金属負極，20：第一非液体電解質層，21：第二非液体電解質層，11：カーボン正極からなる構造となっています。20はヨウ化カリウムを無機塩として含むPVA（ポリビニルアルコール）等からなる非液体電解質層，21はカーボン電極でのヨウ素分子の発生を無くすために，ヨウ素塩以外の無機塩（LiCl）を含むものとしています。

二次電池構造Ｄは，構造Ａのような複数のカーボン層を含まない構造となっています。そのため，マグネシウムを負極とした場合には，充電から放電に切り替えた直後にパルス状のＩＲドロップが生じることが問題となっていました。

それに対して，Fig.2に示したアルミニウムヨウ素イオン二次電池（構造D)においては，定電流下での充放電において電流密度を増加させた場合にも，充放電曲線の変化はほとんどなく，また，マグネシウム負極で問題となっていた，充電から放電に切り替えた直後のパルス状のＩＲドロップもほとんど起こらない優れた特性となっています。

マグネシウム負極とアルミニウム負極とでの挙動の違いに関しては，今後検討が必要な点が多々ありますが，マグネシウムの場合には，厚い酸化皮膜が容易に成長して不動体被膜となってしまうのに対して，アルミニウムの場合には，酸化膜が薄く安定であるために酸化被膜の成長・厚膜化が起こりづらいことが関係していると，現時点では考えています。マグネシウム負極の場合には，厚く成長した酸化膜のために，放電電流が流れる経路が形成されるまでに時間を要し，充電から放電に切り替え直後のスパイク状のＩＲドロップが顕著になると考えられます。

放電電圧に関しては，マグネシウム負極の場合には1.6 V前後，アルミニウム負極の場合には0.85 Vであり，より卑の酸化還元電位を有するマグネシウムが勝っています。

次ページ（No.12)では，マグネシウムの卑な酸化還元電位を生かしつつ、ＩＲドロップを低減することができる，マグネシウムーアルミニウム複合金属電極を負極とした二次電池の特性について述べます。

LiClにかえてNaClを電解質の無機塩に用いたアルミニウム二次電池

これまでに検討をおこなった二次電池では，カーボン電極側の第二非液体電解質層に含まれる無機塩に塩化リチウム（LiCl）を用いていましたが，これをレアメタルであるリチウムを含まない塩への置き換える検討を行いました。

Fig.3には，アルミニウムを負極として用いた二次電池（構造Ｄ）において，カーボン電極側の第二非液体電解質層に含まれる無機塩を，(ａ) 塩化ナトリウム（NaCl）及び(ｂ) 塩化カリウム（KCl）とした場合の充放電曲線を示しました。Fig.2およびFig.3の比較から，カーボン電極側の第二非液体電解質層に含まれる無機塩を，リチウム塩からナトリウム塩又はカリウム塩に代えた場合でも，同様な二次電池特性が得られることが示されました。マグネシウムを負極として用いた場合にも，同様な特性が示されています。