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液晶性リチウムイオン伝導体の開発

Research Project

Project/Area Number 12J07430
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Functional materials chemistry
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

佐久田 淳司  東京大学, 工学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2012-04-01 – 2015-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2014)
Budget Amount *help
¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000)
Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2012: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords液晶 / 電解質 / リチウムイオン電池 / リチウムイオン伝導 / カーボネート / イオン伝導性液晶 / イオン液体
Outline of Annual Research Achievements

リチウムイオン電池は、代表的な高性能蓄電デバイスであり、現在盛んに研究されている。安全でかつ高性能なリチウムイオン電池を開発するために、新たな高機能電解質が求められている。中でも液晶電解質は、一次元から三次元のイオン伝導パスを形成し、イオンを効率的に輸送するため、大きな注目を集めている。本研究では、液晶電解質の更なる機能化のために、リチウムイオンを効率的に輸送する液晶電解質の開発を目指している。
前年度の研究で、環状カーボネート基を有するイオン伝導性スメクチック液晶がリチウムイオン電池に応用できることが分かったため、更なる性能向上に向けた材料設計を行った。電気化学的安定性を改善するために、脂肪族系のメソゲン骨格とカーボネート基を有する液晶分子を設計、合成した。この分子とリチウム塩の複合体はスメクチック液晶相を発現した。エチレンカーボネートを加えることにより、液晶電解質の伝導度を高められることが分かった。この液晶分子、エチレンカーボネート、リチウム塩からなる電解質が、高い電気化学的安定性を有することがサイクリックボルタンメトリー測定により示された。
また、イオン性部位の体積比率が高い液晶ナノ構造を利用した液晶電解質の開発を行った。周縁部に複数のイオン部位を有する扇形分子を設計、合成した。分子はカラムナー液晶相およびミセルキュービック液晶相を示すことが分かった。イオン伝導度測定により、イオンが伝導する領域がポリドメイン状態においても三次元的に接続されており、効率的にイオンが輸送されていることが分かった。以上のように本研究では、リチウムイオンを伝導する高機能な液晶電解質の開発を目指し、電解質の電気化学的安定性やイオン伝導性を高めるための材料設計を行った。これらの研究から得られた知見は電解質材料の開発のみならず、材料化学や超分子化学の分野の進展にも貢献すると考えられる。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2014 Annual Research Report
  • 2013 Annual Research Report
  • 2012 Annual Research Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2015 2014 2013 2012

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (12 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] Liquid-Crystalline Electrolytes for Lithium-Ion Batteries: Ordered Assemblies of a Mesogen-Containing Carbonate and a Lithium Salt2015

    • Author(s)
      佐久田淳司、細野英司、吉尾正史、一川尚広、松本拓郎、大野弘幸、周豪慎、加藤隆史
    • Journal Title

      Advanced Functional Materials

      Volume: 25 Issue: 8 Pages: 1206-1212

    • DOI

      10.1002/adfm.201402509

    • Related Report
      2014 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Liquid-Crystalline Catenanes and Rotaxanes2012

    • Author(s)
      佐久田淳司、安田琢麿、加藤隆史
    • Journal Title

      Israel Journal of Chemistry

      Volume: 52 Issue: 10 Pages: 854-862

    • DOI

      10.1002/ijch.201200045

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 周縁部にイオン部位を有する扇形分子の液晶性とイオン伝導性2015

    • Author(s)
      佐久田淳司、吉尾正史、大野弘幸、加藤隆史
    • Organizer
      日本化学会第95春季年会
    • Place of Presentation
      日本大学、千葉県
    • Year and Date
      2015-03-27
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] イオン伝導性スメクチック液晶の電解質特性2014

    • Author(s)
      佐久田淳司、細野英司、吉尾正史、一川尚広、松本拓郎、大野弘幸、周豪慎、加藤隆史
    • Organizer
      第4回 CSJ化学フェスタ
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀、東京都
    • Year and Date
      2014-10-14
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] カーボネート部位を有するメソゲンの自己組織化による液晶電解質の開発2014

    • Author(s)
      佐久田淳司、細野英司、吉尾正史、一川尚広、松本拓郎、大野弘幸、周豪慎、加藤隆史
    • Organizer
      2014年 日本液晶学会討論会
    • Place of Presentation
      くにびきメッセ、島根県
    • Year and Date
      2014-09-09
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] カーボネート基を有する棒状分子の液晶性と電解質特性2014

    • Author(s)
      佐久田淳司、細野英司、吉尾正史、一川尚広、松本拓郎、大野弘幸、周豪慎、加藤隆史
    • Organizer
      第18回 液晶化学研究会シンポジウム
    • Place of Presentation
      香川大学、香川県
    • Year and Date
      2014-06-14
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] カーボネート部位を有するメソゲンからなる液晶電解質の開発2014

    • Author(s)
      佐久田淳司、細野英司、吉尾正史、一川尚広、松本拓郎、大野弘幸、周豪慎、加藤隆史
    • Organizer
      第63回 高分子学会年次大会
    • Place of Presentation
      名古屋国際会議場,愛知県
    • Year and Date
      2014-05-29
    • Related Report
      2014 Annual Research Report
  • [Presentation] 環状および直鎖状カーボネート基を有するイオン伝導性液晶材料の開発2013

    • Author(s)
      佐久田淳司、吉尾正史、一川尚広、田口怜美、松本拓郎、大野弘幸、加藤隆史
    • Organizer
      第62回高分子討論会
    • Place of Presentation
      金沢大学角間キャンパス(石川県金沢市)
    • Year and Date
      2013-09-11
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] スメクチック液晶構造を形成するイオン伝導性分子集合体2013

    • Author(s)
      佐久田淳司、吉尾正史、一川尚広、田口怜美、松本拓郎、大野弘幸、加藤隆史
    • Organizer
      2013年日本液晶学会討論会
    • Place of Presentation
      大阪大学豊中キャンパス(大阪府豊中市)
    • Year and Date
      2013-09-08
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] 環状カーボネート部位を有するイオン伝導性スメクチック液晶の開発2013

    • Author(s)
      佐久田淳司、新井健一郎、吉尾正史、一川尚広、大野弘幸、加藤隆史
    • Organizer
      第17回液晶化学研究会シンポジウム
    • Place of Presentation
      産業技術総合研究所(茨城県つくば市)
    • Year and Date
      2013-06-13
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Presentation] Development of Liquid-Crystalline Electrolytes through Self-Assembly of Ionic Liquids2012

    • Author(s)
      佐久田淳司、吉尾正史、一川尚広、田口怜美、大野弘幸、加藤隆史
    • Organizer
      The 9th SPSJ International Polymer Conference
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場、兵庫
    • Year and Date
      2012-12-12
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] イオン性液晶/イオン液体複合体における二次元イオン伝導パスの形成2012

    • Author(s)
      佐久田淳司、吉尾正史、一川尚広、田口怜美、大野弘幸、加藤隆史
    • Organizer
      第2回CSJ化学フェスタ2012
    • Place of Presentation
      東京工業大学、東京
    • Year and Date
      2012-10-17
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Liquid-Crystalline Electrolytes Composed of Ionic Liquids and Ionic Liquid Crystals2012

    • Author(s)
      佐久田淳司、吉尾正史、一川尚広、田口怜美、大野弘幸、加藤隆史
    • Organizer
      24th International Liquid Crystal Conference
    • Place of Presentation
      マインツ、ドイツ
    • Year and Date
      2012-08-20
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] イオン液晶/イオン液体複合体の自己集合とイオン伝導性2012

    • Author(s)
      佐久田淳司、吉尾正史、一川尚広、田口怜美、大野弘幸、加藤隆史
    • Organizer
      第16回液晶化学研究会シンポジウム
    • Place of Presentation
      横浜国立大学、神奈川
    • Year and Date
      2012-05-18
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 液晶化合物及び液晶性イオン伝導体2013

    • Inventor(s)
      加藤隆史、吉尾正史、佐久田淳司、新井健一郎、大野弘幸
    • Industrial Property Rights Holder
      東京大学、東京農工大学
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2013-05-13
    • Related Report
      2013 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] リチウムイオン二次電池及びその製造方法2013

    • Inventor(s)
      加藤隆史、吉尾正史、佐久田淳司、周豪慎、細野英司
    • Industrial Property Rights Holder
      東京大学、産業技術総合研究所
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Filing Date
      2013-09-04
    • Related Report
      2013 Annual Research Report

URL: 

Published: 2013-04-25   Modified: 2024-03-26  

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