Molecular design of aqueous electrolyte for 4V class secondary batteries by controlling ion pair generation in ultra-concentrated electrolyte solution

• Project/Area Number: 24K01608
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 36020:Energy-related chemistry
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 牧 秀志 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (30283873)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000); Fiscal Year 2027: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2026: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2025: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000); Fiscal Year 2024: ¥8,970,000 (Direct Cost: ¥6,900,000、Indirect Cost: ¥2,070,000)
• Keywords: イオン対 / 電位窓 / イオンペア / 水素結合ネットワーク / 活量

Outline of Research at the Start

現状では有機電解液を用いるため燃焼性を有するリチウムイオン電池等の４V級二次電池の安全性向上を実現するため「不燃性の水を溶媒とする電解液の分子設計の確立」を目指す。具体的には、①水の耐電気分解性を著しく低下させるイオンペア生成の極小化、②イオンペア生成がもたらす水分子の水素結合ネットワーク構造強化の回避、そして③イオンペア生成による水の活量上昇の抑制、を行う。そしてこれらが水の電位窓拡大機構や電気分解時の過電圧発生機構に与える影響の定量的評価を実施する。以上によって広範な駆動温度領域を有し、かつ耐電気分解性能に優れた二次電池及び電析用の水系電解液創出のための、特に分子論的な要素技術を構築する。