| Project/Area Number |
22K19085
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 36:Inorganic materials chemistry, energy-related chemistry, and related fields
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
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| Keywords | 蓄電池 / 硫黄正極 / アルミニウム負極 / イオン液体 |
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| Outline of Research at the Start |
AlCl3－NaCl－KCl溶融塩中に溶解した硫黄は、６電子の酸化還元反応を示す。硫黄とカーボンナノチューブの複合電極でも両反応が確認できた。この発見を基に、下記のチャレンジを行う：( I ) Sの6電子レドックス反応を利用したAl-S電池：AlCl3-NaCl-KCl溶融塩は、アルミニウムの電析・溶解が可能ゆえ、Al負極と組み合わせた電池が作製する。( II ) 低温化への試み：大容量密度の正極材料の利用範囲を拡張するために、駆動可能な温度範囲の調査を行う。( III ) 他の電池への展開の可能性：容量密度が突出している硫黄正極と他の負極との組み合わせを調査する。
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| Outline of Final Research Achievements |
Sulfur dissolved in AlCl3－NaCl－KCl molten salt reportedly exhibits two redox reactions with 6 electrons. The same reactions were found to occur even if a S and carbon nanotube complex electrode (S-CNT) was used. On the other hand electrochemical deposition of Al and its oxidative dissolution are possibe in AlCl3－NaCl－KCl molten salt. Based on these facts, I fabricate a battery composed of Al/AlCl3－NaCl－KCl/S-CNT, which exhibited charge-discharge showing two plateaus reflecting two redox reactions of sulfur. The experimental results means that it is possible to make up batteries with extremely high energy densitiy by use of full use of 6 electron redox reaction of sulfur.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
蓄電池は、カーボンニュートラルを含め、サステナブルな社会活動を実現するために重要なデバイスとなっている。現行のリチウムイオン電池では、希少な元素や、地球上に偏在している元素等を用いていることから、それに代わる環境負荷の少ない蓄電池の開発が望まれている。提案しているアルミニウムー硫黄蓄電池は、それに叶ったものであり、かつ、硫黄の6電子反応を正極に使えるようになれば、リチウムイオン電池の数倍のエネルギー密度を実現できることとなり、学術的意義も社会的意義も極めて高い。
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