| Project/Area Number |
19K15679
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Review Section |
Basic Section 36020:Energy-related chemistry
|
|---|
| Research Institution | Kyushu University |
|---|
Principal Investigator |
Nakamoto Kosuke 九州大学, 先導物質化学研究所, 学術研究員 (10804271)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2020)
|
| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
Fiscal Year 2019: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
|
|---|
| Keywords | 電池 / カリウム / 水系電解液 / 金属有機構造体 / ナトリウム / 水溶液 / プルシアンブルー / MOF / ナフタレンジイミド / 水和半径 / 水系電池 / カリウムイオン電池 / 共有結合性有機構造体 / 多孔性配位高分子 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
電力需給の逼迫を緩和する次世代大型蓄電池の候補として、水系カリウムイオン二次電池用部材の研究を行います。水溶液中で高速にイオン移動できるカリウムイオンを、ネックとなる電池の電極内でも高速に移動可能な多孔配位性高分子を用いる事で解決し、低コストで急速充放電特性を指向した二次電池の材料設計を目指します。
|
| Outline of Final Research Achievements |
The rate capabilities of metal organic framework [Zn(dmpz)2NDI]n-MOF with alkaline metal-ion triflate aqueous solution in same concentration showed better performances in the order of Li < Na < K, while Prussian blue analogue as small metal organic framework showed comparative rate capabilities.
The ionic radii are larger in the order of Li < Na < K, the surface charge densities are stronger in the order of Li > Na > K, and the hydration radii are larger in the order of Li > Na > K, so the ionic conductivities are higher in the order of Li < Na < K.
These results suggest that the insertion/extraction of hydrated cations into MOF with a large framework structure should proceed without much de-solvation process in order to utilize the high mobility of hydrated ions with small hydration radius.
|
| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
本研究では資源量豊富で安価かつ、Liよりも水中での水和半径が小さいKの高いイオンモビリティに注目し、高イオン伝導な水系電解液と、イオンサイズの大きいKでも挿入脱離可能な金属有機構造体を用いる事で、究極に安価でハイレートな水系Kイオン電池系の創製を行った。
Liイオン電池は近年EV電源としてのニーズが急速に高まる一方、現状のLi年産量では世界新車販売台数を賄えず、シェアエコノミー型完全自動運転EVが普及すると、超急速充放電特性がキーとなる時代の到来を迎えようとしている中で、ゲームチェンジャーとなりうる蓄電技術開発の一助となる可能性がある。
|
