2017 Fiscal Year Annual Research Report
常温溶融錯体に基づく新規イオン液体型イオン伝導体の創製
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16H06053
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
上野 和英 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 特任教員(准教授) (30637377)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | イオン液体 / リチウム二次電池 / 電解液 / 溶融錯体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
リチウム塩LiTFSAとオリゴエーテル系溶媒(テトラグライムG4)の等モル混合物からなる溶媒和イオン液体[Li(G4)][TFSA]について、極性の低いヘキサンおよび非炭化水素系溶媒への溶解性を調査した。[Li(G4)][TFSA]はヘキサン、難燃性を示すフッ素系溶媒や難揮発性を示すシリコーン系溶媒の多くに数モル%程しか溶解しないことを明らかにした。しかし、非プロトン性イオン液体(APIL)を添加した[Li(G4)][TFSA]/APIL/非極性溶媒の3元系では、ある組成で均一な溶液が得られ、1 mol/LのLiイオン濃度かつ50モル%程度のヘキサンを含む非極性リチウム電解液が調製可能であった。この電解液は30℃で1.5 mS/cmの比較的高いイオン伝導率を示した。
また、構成イオンが錯イオンのみからなる溶媒和イオン液体の調製に着手した。具体的にはルイス酸であるFeBr3とルイス塩基であるBr-アニオンの錯形成による[FeBr4]-を錯アニオンとする溶媒和イオン液体[Li(G3)][FeBr4]をLiBr, G3, FeBr3を当モル混合することで調製した。[Li(G3)][FeBr4]は室温で固体で融点は80℃であった。各種分光法により溶融状態および溶液状態での安定な錯イオン[Li(G3)]+および[FeBr4]-の形成を確認した。さらに、[Li(G3)][FeBr4]溶液の電気化学特性を調査したところ、[FeBr4]-アニオンが約3.4 V vs Li/Li+の電位で可逆な酸化還元反応を示すことが分かった。この溶液をカソライトとし、Li金属負極と組み合わせた電池を作成したところ、安定な充放電挙動を示すことを明らかにした。
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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
非プロトン性イオン液体を相溶化剤とすることで当初の目的の一つであった溶媒和イオン液体を用いた非極性リチウム電解液を調製することに成功した。また、想定よりも早い段階で錯カチオンおよび錯アニオンからなる溶媒和イオン液体の調製にも成功し、この電気化学特性を明らかにすることができたことから、着実に研究が進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまで検討してきた溶媒和イオン液体は錯カチオンからなるものであった。本年度はカチオン、アニオン共に錯イオンからなる新しい溶媒和イオン液体を創製する。また、錯アニオンとして、酸化還元特性を有する錯アニオンと選択し、これをカソライトとしたリチウム系二次電池の充放電特性の評価を行う。
並行して、高分子やナノ粒子と複合化させることで溶媒和イオン液体を擬固体化する検討も行う。複合化する材料によって錯カチオンの安定性やイオン輸送特性がどのように変化するか調査する。さらに、複合化後の機械的な特性も評価する。調製した擬固体化溶媒和イオン液体を電解質とした固体電池を作成し、充放電特性の変化を調べる。
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Research Products
(7 results)
