| Project/Area Number |
22K19082
|
|---|
| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
|
| Allocation Type | Multi-year Fund |
|---|
| Review Section |
Medium-sized Section 36:Inorganic materials chemistry, energy-related chemistry, and related fields
|
|---|
| Research Institution | Yokohama National University |
|---|
Principal Investigator |
Ueno Kazuhide 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 准教授 (30637377)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
|
| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
|
| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
|
|---|
| Keywords | 電解液 / リチウムイオン輸率 / イオン伝導率 / 溶媒和 / カチオン輸率 / リチウム系二次電池 / 濃厚電解液 / 弱配位性 / 弱配位性溶媒 / イオン伝導性 / 液体電解質 |
|---|
| Outline of Research at the Start |
本研究では、液体電解質中で意図的にカチオンの溶媒和状態を不安定化（溶媒和フラストレーション）させ、高活性なアルカリ金属カチオンを生成させる方法論を確立し、粘性に支配されずイオンホッピング機構によって高速イオン輸送が可能な新規液体電解質の創出を狙う。これにより、高いイオン伝導性、高いカチオン輸率、容易な電極/電解質界面形成が可能な高速カチオン伝導性液体電解質を開発する。
|
| Outline of Final Research Achievements |
Improving the performance of energy storage devices is an important issue for realizing a sustainable society. Cation transport in conventional electrolytes is governed by the viscosity of the system; since the mass transport of Li ions is the rate-limiting step under fast charge-discharge conditions in Li-ion batteries, it is desirable to develop electrolytes capable of fast cation transport property. In this study, in order to achieve efficient ion hopping transport in liquid electrolytes, we intentionally destabilized the solvation state of cations in highly concentrated electrolyte (frustrated solvation) and generated highly active alkali metal cations. The design guideline for liquid electrolytes with high ionic conductivity, high lithium ion transference number, and facile interface formation based on the frustrated ion solvation of liquid electrolyte was proposed.
|
| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
液体電解質はイオン伝導率を最重要因子とした開発が進められてきたが、高速充放電性能の向上のため、カチオン輸率が高い電解質の重要性も認識されるようになっている。しかし、低分子液体電解質で高いイオン伝導率と高いカチオン輸率の両立した報告例は皆無である。水溶液中のH+のホッピング輸送はGrotthuss機構として古くから知られているが、質量の大きなアルカリ金属カチオンのホッピング輸送の原理解明は学問的に極めて興味深い。本成果は溶媒和フラストレーションという新規概念に基づくイオンホッピング電解液の設計指針を示すものであり、関連分野の研究進展に対する貢献、社会へのインパクトや学術的な波及効果が期待できる。
|
