| Project/Area Number |
20J20091
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 36020:Energy-related chemistry
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| Research Institution | Kyoto University (2022)
Osaka University (2020-2021) |
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Principal Investigator |
西岡 季穂 京都大学, 工学研究科, 助教
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
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| Keywords | リチウム空気電池 / 次世代二次電池 / 電気化学 / 電解液 / 金属リチウム負極 |
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| Outline of Research at the Start |
リチウム空気電池は、種々の次世代二次電池の中でも最大の理論エネルギー密度を有することから実用化が期待されている。しかし、充電時の過電圧が高いことに起因して本来進行すべき電池反応に加え、溶媒/正極の酸化反応といった副反応が同時に進行するため、良好な充放電サイクル特性が得られないという課題を抱えている。サイクル特性の向上のためには、反応中に進行するそれぞれの要素反応を個別にかつ定量的に把握する必要がある。本研究では、電極反応が一般に電極表面の化学組成に大きく影響されることを鑑み、正極表面の化学修飾が要素反応に及ぼす影響を調べる。これにより、サイクル特性の向上を導く正極表面の設計指針を提示する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度も引き続きリチウム空気電池の新規電解液溶媒の開発に注力した研究を行ってきた。その中で、スルホンアミド官能基を有するN,N-ジメチルエタンスルホンアミド（DMESA）のLOB電解液溶媒としてのポテンシャルを評価したところ、DMESA電解液は高い酸化耐性と易分解性Li2O2の形成能という電池サイクル特性向上に重要な2つの要素を併せ持つことが明らかにされた。この特徴に基づき、充電過電圧が大幅に低下し、その結果としてサイクル特性が向上することが示された。スルホンアミド系分子のリチウム空気電池電解液としての適性は未だ十分に評価されていないものの、この分子を起点とする新規電解液の分子設計により更なる性能向上が見込まれる。また、今年度はリチウム空気電池の充電過電圧低減に向け、その反応機構を理解する目的に、これまで注力してきた気体生成物解析だけでなく固体生成物解析を実施した。これに関して、最先端の固体分析技術を有するドイツ・Justus-Liebig University Giessenへの海外渡航を行い、放電生成物であるLi2O2粒子及びLi2O2/電極界面、Li2O2/電解液界面被膜の詳細な分析も併せて行った。国内で実施したガス分析と、これらの固体分析手法で得られた結果を相補的に活用することにより、リチウム空気電池系全体の知見の体系化が見込まれる。
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| Research Progress Status |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和4年度が最終年度であるため、記入しない。
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