南部雄亮 複合原子力科学研究所特定教授、梅本好日古 東北大学博士研究員（現：米国オークリッジ国立研究所（Oak Ridge National Laboratory）博士研究員）、大石一城 総合科学研究機構（CROSS）次長、河村幸彦 同技師、五十嵐大輔 東京理科大学プロジェクト研究員、中本康介 同助教、駒場慎一 同教授、多々良涼一 横浜国立大学准教授、LIN Che-an 東京科学大学研究員、館山佳尚 同教授、廣井孝介 日本原子力研究開発機構研究副主幹、高田慎一 同研究副主幹の研究グループは、中性子を用いて、次世代の蓄電デバイスとして期待されるナトリウムイオン電池の負極材料「ハードカーボン」において、ナトリウムが負極に挿入されるプロセスを世界で初めてリアルタイムかつマルチスケールでの観測に成功しました。 本研究では、大強度陽子加速器施設（J-PARC）物質・生命科学実験施設（MLF）に設置された中性子小角・広角散乱装置「大観」を用い、電池を充放電させながら内部を観察する「オペランド測定」を実施しました。その結果、ナトリウムが炭素の「表面や欠陥部分」、「層間」や「ナノサイズの隙間」へ順番に挿入されていく3段階のメカニズムを特定することに成功しました。この成果は、資源制約のないナトリウムを用いた安価で高性能な次世代電池の開発に大きく貢献するものです。
本研究成果は、2026年2月25日に、国際学術誌「Chemical Science」にオンライン掲載されました。
【DOI】
https://doi.org/10.1039/D5SC09600F
【書誌情報】
Yoshihiko Umemoto, Kazuki Ohishi, Daisuke Igarashi, Ryoichi Tatara, Che-an Lin, Kosuke Nakamoto, Yukihiko Kawamura, Kosuke Hiroi, Shin-ichi Takata, Yusuke Nambu, Yoshitaka Tateyama, Shinichi Komaba (2026). Multiscale insights into sodium storage in hard carbon from operando small- and wide-angle neutron scattering measurements. Chemical Science.
