2017 Fiscal Year Annual Research Report
高イオン強度電解質溶液の基礎研究と次世代型蓄電池への展開
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16H04216
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
福塚 友和 京都大学, 地球環境学堂, 准教授 (90332965)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西 直哉 京都大学, 工学研究科, 准教授 (10372567)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 次世代蓄電池 / 電解液 / 界面 / 難燃性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
リチウム塩を溶解した炭酸プロピレン（PC）にカルシウム塩あるいはマグネシウム塩を加えた有機電解液をベースに黒鉛負極の研究を行った。特に本年度はリチウムイオン電池の電解液の高性能化の一つとして難燃性電解液へ高イオン強度という概念を適用した。リン酸トリメチル（TMP）を有機電解液に添加すると難燃性が付与できるが、難燃性付与できる量のTMPを加えると黒鉛層の剥離が進行する。そのため、過剰なTMPの使用はできなかった。リチウム塩を溶解したPCにリン酸トリメチル（TMP）を添加した電解液にカルシウム塩を添加することで黒鉛へのリチウムイオンの挿入が可能であることを明らかにした。この場合のリチウムイオン挿入脱離が可能なLi/Ca閾値はPC単独のものと異なると結果であった。今後より詳細な検討が必要である。また、イオン液体電解液／金属電極界面でのイオン液体の構造について表面増強赤外分光法を適用し、電位による界面構造の変化を見出した。
次世代型蓄電池としてマグネシウム二次電池に注目し、負極反応として黒鉛へのマグネシウムイオン挿入反応を高イオン強度電解液で試みた。この系ではイオン液体を用い、リチウム塩とマグネシウム塩を溶解した電解液を作製した。マグネシウム塩の添加によりマグネシウムイオンの挿入は見られなかったが、本来進行するべきイオン液体構成カチオンの挿入が抑制されるという結果が得られ、このような特異性が高イオン強度電解液で発現する可能性が示唆された。
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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
当初の研究実施計画にしたがって、高イオン強度電解液の物性評価と黒鉛電極における電気化学反応を調べている。着実に研究が進捗していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
当初の研究実施計画にしたがって、有機電解液系とイオン液体電解液系に関する研究を継続するとともに、分光学的手法による界面構造解析を進める。また、電極／電解質界面における電気二重層構造の界面分光学による解析を継続する。さらに、リチウムイオン電池の正極材料、多価金属イオンをキャリアとする二次電池系への高イオン強度電解液の適用を検討する。
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