2015 Fiscal Year Research-status Report
多価金属の安全な電解析出を実現する配位型電解液の創製と次世代電池への展開
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15K18253
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
北田 敦 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30636254)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 多価金属 / 電析 / 配位型電解液 / マグネシウム / アルミニウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
多価金属に分類される金属マグネシウムや金属アルミニウムは，高エネルギー密度をもつ次世代電池用材料として注目される．民生用電池では「安全に金属を電解析出できること」が必要だが，現状で多価金属を電解析出できる有機電解液は揮発性があり必ずしも安全ではない．そこで，揮発性を抜本的に抑える手段として，すべての溶媒分子がカチオンに配位結合した「配位型電解液」を提案した．配位型電解液は溶媒分子の活量が下がるため，電解液の揮発性が下がる．さらに，正極で無配位の溶媒が酸化分解する問題も，そもそも無配位の溶媒が存在しない配位型電解液で解決できる．
本年度の研究によって、マグネシウムアミド塩ーイオン液体（PP13Tf2N）ーグライム（G2, G3, G4）のモル比1:7:8混合電解液が、揮発性と酸化耐性を改善した「配位型電解液」として機能することが明らかとなった。特にG4を用いた電解液において酸化耐性を+0.5 V も改善することに成功した。
さらに、室温での平滑な金属マグネシウム電析に成功するとともに、ラマン分光測定および単結晶X線回折測定によってマグネシウムイオンの配位環境も明らかにした。
加えて、塩化アルミニウムーグライム浴の基礎的な電解液特性を調査した。その結果、G2以外では金属アルミニウムが電析しないことが示唆された。
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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
当初の計画どおり、室温マグネシウム電析浴において揮発性と酸化耐性を改善した「配位型電解液」を作製した。特にG4を用いた電解液において酸化耐性を+0.5 V も改善することに成功した。さらに、ラマン分光測定および単結晶X線回折測定によってマグネシウムイオンの配位環境も明らかにした。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究によって、マグネシウムアミド塩ーイオン液体（PP13Tf2N）ーグライム（G2, G3, G4）のモル比1:7:8混合電解液が、揮発性と酸化耐性を改善した「配位型電解液」として機能することが明らかとなった。今後はこの配位型電解液を用いて，安全な次世代電池に展開する。また、アルミニウム系についてはG2以外では電析が困難であることが予備調査によって示唆されたため、G2に特化して配位型電解液の創製を試みる。
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| Causes of Carryover |
研究を進めていく上で必要に応じて研究費を執行したため当初の見込み額と執行額が
異なった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
研究計画に変更はなく、前年度の研究費も含め、当初予定通りの計画を進め
ていく。
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Research Products
(10 results)
