2018 Fiscal Year Annual Research Report
Diffusion Behavior of Metal Ion Solute in Ionic Liquid Solution ~Beyond the Viscosity Limit~
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16H04096
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
福井 賢一 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (60262143)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 拡散機構 / イオン液体 / 光電子分光 / 原子間力顕微鏡 / 分子動力学計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
不揮発・難燃性でかつ広い電位窓をもつため，二次電池等の電気化学デバイスの溶媒且つ電解質として期待されているイオン液体(IL)の溶液中で，溶液の粘性から予想される以上に溶質イオンの速い拡散が起こり得ることが示唆されている。本研究では，開発した新たな界面分析手法を駆使して，イオン液体中での金属イオン，特に二次電池などの電気化学デバイスのエネルギーキャリアとして期待され，アニオンとの配位が比較的強いLi+，Na+, Mg2+, Al3+に注目して，粘性の制限を超えたイオン液体バルク中での拡散の機構，界面偏析，電極近傍での振る舞いを明らかにし，効率的な金属イオンの拡散を可能とするイオン液体の化
学設計や高い密度でのエネルギー貯蔵を実現できる界面構築につなげて行くことを目的とした。
最終年度であるH30年度は，申請者らが開発したEC-XPS，電気化学周波数変調AFM(EC-FM-AFM)および角度分解XPS，分子動力学(MD)計算を用いて以下の３項目の研究を主に実施した。① 電気化学XPSによる金属イオン時空間分布測定による拡散機構の解明，② 高表面積電極での溶質イオンの濃縮と高速拡散機構の解明，③ イオン液体中での溶質金属イオン動的挙動の計算科学的解析。
特に①は，昨年度までのtailored IL薄膜とEC-XPSを用いたbulk領域の時空間分布測定を併せもつような新規解析法として，電極を挿入したイオン液体溶液の微小液滴周辺の薄膜領域を，電極電位を変えながら深さ毎に解析することに成功した。濃度勾配をもつ薄膜構造で得られた金属イオンの拡散挙動と比較を行い，理解を深めることができた。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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