Development of New Electrolyte Solution for Lithium-air Batteries Aiming Super High-rate Oxygen Gas Supply

• Project/Area Number: 24K08585
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 36020:Energy-related chemistry
• Research Institution: Seikei University
• Principal Investigator: 齋藤 守弘 成蹊大学, 理工学部, 教授 (20408719)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2028-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2027: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2026: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2024: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: リチウム空気電池 / 超高速酸素ガス供給 / 電解液溶媒 / リチウム塩 / フッ素含有化合物

Outline of Research at the Start

本研究では、特に電解液中の溶存酸素量やO2ガス拡散性を検討する。溶媒種やアニオン種の異なるLi塩による電解液を種々調製し、溶液特性を調査した上でLABセルへ応用し放充電特性を評価する。また、空気極のFE-SEM観察から、O2ガス供給速度とLi2O2の生成分解挙動の相関性を明らかにする。一方、第一原理計算から各組成に対する溶媒和構造を考察し、溶存酸素量やO2ガス拡散性の違いを議論すると共に、有限要素法によるモデル解析からLi2O2の生成分解やその可逆性、放充電特性との相関性を精査する。最終的に、実測知見とシミュレーション解析の結果を基に、新規溶媒やLi塩を設計・合成し、LABの性能向上に資する。