◆发表要点

• 发现了克服锂空气电池实用化课题的碳正极劣化的素材。
• 使用碳新材料「石墨烯内消旋海绵（GMS）」，达到了6700mAh/g的高容量，与现有的碳正极材料相比达到了6倍以上的充放电循环寿命。
• 通过理论和实验两个方面阐明了产生石墨烯内消旋海绵高性能的拓扑缺陷结构。

　锂空气电池是预计达到现在锂离子电池数倍以上能量密度的下一代蓄电池，但其劣化严重，不能反复进行充放电是一大课题。在此次研究中，冈山大学、东北大学、信州大学、大阪大学、斯洛伐克科学院、University of Natural Resources and Life Sciences（奥地利）、上海科技大学（中国）的跨学科研究团队发现了使锂空气电池长寿命化的碳新材料的正极。
　锂空气电池的正极使用碳材料，负极使用锂金属，通过过氧化锂向正极的析出·分解进行充放电。到目前为止，作为碳正极材料，研究了炭黑、碳纳米管、活性炭等多种多样的材料，但由于任何材料都会马上劣化，因此不能反复充放电是一个很大的课题。此次的研究，由于东北大学率先开发了的碳新材料「石墨烯内消旋海绵（GMS）注2」作为正极使用，达成了大大超过到现在为止被报告的碳正极材料容量的6700mAh/g，而且，与以往的碳正极相比，达到了6倍以上的充放电循环寿命。并且，用尖端的分析方法，数学分析，理论计算缜密地解析GMS的纳米结构，明确了为了兼顾高性能和高耐久性的材料设计指针。
　未来，长期来看，预计有助于锂空气电池的实用化。本成果于2023年4月10日（当地时间）刊登在科学杂志Advanced Science上。

■论文信息
论文名：Edge-Site-Free and Topological-Defect-Rich Carbon Cathode for High-Performance Lithium-Oxygen Batteries
刊登：Advanced Science
作者：Wei Yu, Takeharu Yoshii, Alex Aziz, Rui Tang, Zheng-Ze Pan, Kazutoshi Inoue, Motoko Kotani, Hideki Tanaka, Eva Scholtzová, Daniel Tunega, Yuta Nishina, Kiho Nishioka, Shuji Nakanishi, Yi Zhou, Osamu Terasaki, Hirotomo Nishihara
D O I：10.1002/advs.202300268

■研究资金
　本研究由JST ALCA-SPRING （课题号码: JPMJAL1301)、 科学研究费补助金（课题号码: 22K14757, 21K14490, 21H01612, 21H01761）、V4-Japan 2021 Joint Call on Advanced Materials (V4-Japan/JRP/2021/96AtomDeC)、JST SICORP（课题号码: JPMJSC2112）、JST CREST（课题号码: JPMJCR18R3）、CℏEM 课题号码: EM02161943) & Shanghai Key-Laboratory of HREM (课题号码: 21DZ2260400)、 上海科技大学的支援而实施。诚挚感谢各位的支持。

＜详细研究内容＞
使锂空气电池长寿命化碳新材料 用石墨烯内消旋海绵克服以往的碳正极的劣化

＜咨询窗口＞
冈山大学　异领域融合尖端研究中心
研究教授　仁科　勇太
（TEL）086-251-8718