2016 Fiscal Year Research-status Report
炭酸エステル系電解液中のマグネシウムキャリアの吸蔵・放出に関する研究
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16K05959
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| Research Institution | Doshisha University |
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Principal Investigator |
土井 貴之 同志社大学, 理工学部, 准教授 (30404007)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 二次電池 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
マグネシウム金属を負極活物質として利用できれば二次電池のエネルギー密度は飛躍的に向上する。本研究は、リチウムイオン二次電池のエネルギー密度を凌駕するマグネシウム二次電池の実現を目指して、マグネシウム負極に適合する炭酸エステル系電解液の開発を第一の目的とする。平成28年度は、溶媒として、リチウムイオン電池で検討されてきたエチレンカーボネートなどの炭酸エステルやガンマブチロラクトンを選択し、これに電解質であるマグネシウム塩と微量のナトリウム塩が溶解した電解液を作製した。マグネシウムの電気化学的析出・溶解（吸蔵・放出）特性を調べることにより、電解液中に含まれるナトリウム塩がマグネシウムの析出・溶解反応を促進することがわかり、それに必要なナトリウム濃度は10-3 M以上であることを明らかにした。これらの結果より、マグネシウム負極に適合する炭酸エステル系電解液を設計する上でナトリウムイオンの存在が有用であることがわかった。一方、析出・溶解試験に用いるセル内の電極面積に対する電解液量比を最適化し、また試験温度を室温以上に上げることによりナトリウムイオンを含まない炭酸エステル系電解液であっても、マグネシウムの析出・溶解反応が可能であることがわかり、さらに、その分極を0.5 V以下まで低減することができた。ここで開発した電解液とマグネシウム負極系を用いて、今後正極の開発および評価に取り組むことによりマグネシウム二次電池の実現を目指していく。
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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
初年度である平成28年度は、計画通りMg負極に関する研究に比重をおいて取り組んだ。その結果、エステル系電解液を用いてマグネシウムの析出・溶解（吸蔵・放出）が可能な充放電条件を見出すことができた。この研究成果を生かして、次年度はマグネシウム二次電池用正極の開発に重点を移していく。
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| Strategy for Future Research Activity |
マグネシウム負極のクーロン効率や析出形態等の電池特性に大きな影響を与える要素に関して解析を進める。また、マグネシウムの析出・溶解反応が可能な試験条件範囲をより詳細に検討して明らかにし、その知見をもとに正極系の開発および評価を行い、マグネシウム二次電池の実現可能性を実証していく。
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| Causes of Carryover |
検討を予定していたマグネシウム塩の購入を見送ったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
前年度に検討を予定していたマグネシウム塩を購入する。
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