2015 Fiscal Year Research-status Report
５員環環状カーボナート構造を持つ高イオン伝導性高分子の開発
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15K05525
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| Research Institution | Kinki University |
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Principal Investigator |
松本 幸三 近畿大学, 産業理工学部, 准教授 (90273474)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ５員環カーボナート / ポリカルボシラン / イオン伝導度 / リチウムイオン / 固体電解質 / 高分子電解質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
今年度は、繰り返し単位中に２つの５員環環状カーボナート基を有するポリカルボラン（polySBDC）を合成しリチウム塩としてリチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（LiTFSI）、ならびにリチウムトリフルオロメタンスルホン酸（LiOTf）を添加し、イオン伝導測定を行い固体高分子電解質としての性質を検討した。
1,1-ジクロロシラシクロブタンのケイ素上に２つのブテニル基を導入した後、エポキシ化とカーボナート化を行いSBDCを合成した。SBDCに酢酸エチル中でKarstedt触媒を作用させてシラシクロブタン環の開環重合を行うことによりpolySBDCを合成した。このポリマーのアセトニトリル溶液に、5員環カーボナート基に対して0.25等量から4等量のLiTFSIを添加して溶媒を蒸発させ24時間以上真空乾燥した後、イオン伝導後測定を行った。その結果、LiTFSIの添加量が増えるとイオン伝導度が上昇する傾向が見られた。LiTFSI添加量が4.0等量の場合、30℃でpolySBDCは0.15mS/cmの高いイオン伝導性を示した。LiTFSIを添加塩とした場合には、高イオン添加量条件下において本材料系は、polymer in salt 型の電解質として機能していると考察した。一方、このポリマーにLiOTfを添加してイオン伝導度を測定したところ、LiOTf添加量がカーボナート基に対して0.3～0.7等量の場合に最も高い値となり、それ以上添加量を増やすと、イオン伝導度は大きく低下した。LiOTfをカーボナートに対して0.4等量添加した場合のイオン伝導度は30℃で0.51microS/cmであった。このことから、LiOTfを添加塩とした場合にはsalt in polymer型の電解質として作用していると考察された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
繰り返し単位中に５員環環状カーボナート構造を２つ持つポリカルボシランを予定通りに合成できた。また、得られた高分子が高リチウム塩添加量下で高いイオン伝導度を示すことを見出すことができた。さらにこの性質はリチウム添加塩の種類によって変化するという新しい性質を見出すことができた。この性質がリチウムビス（トリフルオロメタンスルホニル）イミド（LiTFSI）、ならびにリチウムトリフルオロメタンスルホン酸（LiOTf）に特異的な性質であるかどうか、また、ポリカルボシランに対して特異的な性質であるかどうかを明らかにする新しい課題がみつかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後さらに異なるリチウム塩を添加した場合のイオン伝導度について調査する、また、得られたポリカルボシランのガラス転移温度や熱分解温度がリチウム塩の添加によってどのうように変化するかに関して詳細に検討したい。さらに、種々の５員環環状カーボナート基の導入数を変えて様々なポリカルボランを合成してそのイオン伝導性に関して検討を行う予定である。
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