シラトランを単位構造に持つイオン伝導性ケイ素ポリマーの創製

• Project/Area Number: 24750111
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Polymer chemistry
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 水雲 智信 広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (90436676)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2013: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2012: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
• Keywords: シラトラン / イオン伝導 / ケイ素ポリマー / イオン伝導性

Research Abstract

高配位ケイ素化合物であるシラトランが、その極性によってリチウム塩を解離させ、イオン伝導性を発現するとの研究成果をもとに、シラトランを単位構造としたケイ素ポリマーの合成とイオン伝導特性について検討した。前年度に引き続き、オリゴシロキサン鎖上にシラトラン構造を導入した一連の系を検討し、ガラス転移温度を大きく低下させることで高いイオン伝導度の発現が可能となることを明らかにした。末端にシラトラン構造を導入したオリゴマーが最も高いイオン伝導度(> 10E-5 S cm-1)を発現し、リチウムイオン輸率(0.7)、広い電位窓(5.4V) の優れた電気化学的特性も有していることを見出した。このポリマーの耐熱性は10℃/min 昇温条件下で300℃以上の値が得られ、長時間保持条件でも150℃まで安定であった。一方、シロキサンの側鎖にシラトラン構造を導入した場合にはガラス転移温度の大きな上昇が生じ、イオン伝導性に乏しい材料となることも明らかにした。当該年度は、新しくシラトラン構造が規則的に配置されたポリマーとしてかご型シルセスキオキサン（POSS）上にシラトラン構造を導入し、イオン伝導性について検討した。オクタビニルシルセスキオキサンおよびビニルシラトランを、テトラメチルジシロキサンを用いたヒドロシリル化反応によってリンクさせることにより、POSS上にシラトラン構造を固定した化合物を得た。得られた化合物は室温で粘性の液体であり、リチウムトリフレートやリチウムビストリフルオロメチルスルホニルアミドなどのリチウム塩を解離させた。

Research Products

• [Journal Article] Preparation and utilization of poly(methacryloylsilatrane) as a salt-dissociation enhancer in PEO-based polymer electrolytes (2013)
  • Author(s): T. Mizumo, T. Kajihara, T. Yamada, J. Ohshita
  • Journal Title: Polymers for Advanced Technologies Volume: 印刷中 Issue: 8 Pages: 705-714
  • DOI: 10.1002/pat.3134
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Preparation of cage-like octa(3-aminopropyl)silsesquioxane trifluoromethanesulfonate in higher yield with a shorter reaction time (2012)
  • Author(s): Y. Kaneko, R. Shoiriki, T. Mizumo
  • Journal Title: Journal of Materials Chemistry Volume: 22 Issue: 29 Pages: 14475-14478
  • DOI: 10.1039/c2jm32355a
  • Peer Reviewed
• [Presentation] シラトラン側鎖を有するかご型シルセスキオキサンのイオン伝導性 (2013)
  • Author(s): 水雲智信、大下浄治
  • Organizer: 第58回高分子夏季大学
  • Place of Presentation: 広島国際会議場
• [Presentation] シラトランを基本構造に有するイオン伝導性高分子 (2013)
  • Author(s): 水雲智信、大下浄治
  • Organizer: 第58回高分子夏季大学
  • Place of Presentation: 広島国際会議場
• [Presentation] Utilization of Silatrane as Lithium Ion Conductive Matrix (2013)
  • Author(s): Tomonobu Mizumo
  • Organizer: 1st JAIST International Symposium on Ionics Materials
  • Place of Presentation: 北陸先端科学技術大学院大学
  • Invited
• [Presentation] 高分子化シラトランの合成とリチウムイオン伝導体としての特性 (2012)
  • Author(s): 水雲智信、中島真実、大下浄治
  • Organizer: 第31回無機高分子研究討論会
  • Place of Presentation: 東京理科大学森戸記念館
• [Presentation] Ion conductive property of polymerized silatranes (2012)
  • Author(s): Tomonobu Mizumo, Joji Ohshita
  • Organizer: The 4th Asian Silicon Symposium
  • Place of Presentation: 筑波国際会議場
• [Presentation] 高分子化シラトランのイオン伝導特性 (2012)
  • Author(s): 水雲智信、中島真実、山田雄大、大下浄治
  • Organizer: 第61回高分子討論会
  • Place of Presentation: 名古屋工業大学
• [Presentation] Polymerization of silatrane and the ion conductive property (2012)
  • Author(s): Tomonobu Mizumo, Joji Ohshita
  • Organizer: US-Japan Workshop on Advances in Organic/Inorganic Hybrid Materials
  • Place of Presentation: ミシガン大学（米国）
• [Presentation] Ionic conductivity of polysiloxane having silatrane moiety (2012)
  • Author(s): Tomonobu Mizumo, Makoto Nakashima, Joji Ohshita
  • Organizer: 第61回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
• [Presentation] かご型シルセスキオキサン上へのシラトラン構造の導入とイオン伝導度 (2012)
  • Author(s): 寺田絢香、水雲智信、大下浄治
  • Organizer: 第61回高分子学会年次大会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
• [Presentation] 高配位ケイ素化合物のリチウムイオン伝導体としての性質
  • Author(s): 水雲智信
  • Organizer: 関西Ｈ＆Ｉ研究会第35回研究会
  • Place of Presentation: 大阪市立大学（梅田サテライト）
  • Invited