次世代蓄電デバイスに資する濃厚電解液の探索と固液界面の分子論的解明
| Project/Area Number |
22K14771
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 36020:Energy-related chemistry
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
渡辺 日香里 東京理科大学, 理工学部先端化学科, 助教 (90876070)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
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| Keywords | リチウムイオン電池 / 液体構造 / リチウムイオン伝導 / 電極/電解液界面 |
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| Outline of Research at the Start |
イオン伝導は電池性能に密接に関係しており，特異的イオン伝導を発現する電解液の開発が求められている．最近，超濃厚電解質溶液 (SCES) やイオン液体を電解液とするリチウムイオン二次電池 (LIB) において，特異的なイオン伝導や電極反応が生じている可能性が見出された．SCESや新規イオン液体はイオンが過剰に存在し，電極/電解液界面の溶液描像は従来の希薄電解液と異なると考えられるが，その描像はあきらかではない．本研究では，SCESや新規イオン液体を用いたLIBを作製し，電極からバルク溶液までの電極/電解液界面の溶液構造を明らかにするとともに，新規次世代蓄電池用電解液の開発を目指す．
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| Outline of Annual Research Achievements |
イオン伝導は電池性能に密接に関係しており，特異的イオン伝導を発現する電解液の開発が求められている．最近，超濃厚電解質溶液 (SCES)やイオン液体を電解液とするリチウムイオン二次電池 (LIB) において，特異的なイオン伝導や電極反応が生じている可能性が見出された．SCESや新規イオン液体はイオンが過剰に存在し，電極/電解液界面の溶液描像は従来の希薄電解液と異なると考えられるが，その描像はあきらかではない．本研究では，SCESや新規イオン液体を用いたLIBを作製し，電極からバルク溶液までの電極/電解液界面の溶液構造を明らかにするとともに，新規次世代蓄電池用電解液の開発を目指す．電極/電解液界面の溶液構造を解明し，その描像を一般化するためには，高いLi+イオン伝導率やLi輸率が発現するSCESやイオン液体といった濃厚電解液を探索する必要がある．今年度，オリゴエーテル鎖を有する陰イオンとLi+イオンからなるリチウムイオン液体について，オリゴエーテル鎖の長さが異なる非対称陰イオンの合成に成功した．種々の非対称なオリゴエーテル鎖を有するリチウムイオン液体は，すべて同じ長さのオリゴエーテル鎖をもつ系よりも粘性が減少し導電率およびLi輸率が向上した．また，組み合わせるオリゴエーテル鎖の長さによって，物性に偶奇性が現れることを見出した．また，溶媒和イオン液体を用いたリチウム硫黄電池のin-situインピーダンス測定を試みて，電池駆動時の電極/電解液界面の描像を明らかにすることができた．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年度の目的としていた，種々のオリゴエーテル鎖をもつリチウムイオン液体の合成に成功した．また，陰イオンに非対称性を持たせることで，イオン伝導率とLi輸率の向上することを見出した．加えて，in-situインピーダンス測定から濃厚電解液を用いた電池系について，電池駆動時に電極/電解液界面の液体構造が変化することを見出すことができ，本研究の目的である電極/電解液界面の液体構造解明のための知見を得ることができた．以上より，計画以上に進展していると考える．
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| Strategy for Future Research Activity |
SCESや合成したリチウムイオン液体といった濃厚電解液のイオン伝導に寄与する化学種をRaman/IR分光等の分光実験から明らかにする．さらに電池駆動時の電解液中の化学種を観測するためのin-situ Raman測定システムの立ち上げを行う．
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Report
(1 results)
Research Products
(14 results)
