2018 Fiscal Year Annual Research Report
Local Analysis of Energy Career at Electric Double Layer of Ionic Liquid Solution
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16K13932
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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 | 界面電気二重層 / 原子間力顕微鏡 / イオン液体 / 界面赤外分光 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は，申請者が開発した電気化学界面の局所構造化を評価する顕微解析手法(EC-FM-AFM)と金属イオンの溶媒和状態を検出する界面赤外分光を併用し，イオン液体を用いた二次電池のエネルギーキャリアとして期待されるLi+，Na+, Mg2+, Al3+について，界面電気二重層の局所構造が溶媒和の強い金属イオンの進入といかに調和しながら拡散する場を形成するのかを明らかにするための方法論の開発を目的とした。
Ｈ30年度は，延長の主要因となった，主要解析装置として使用しているEC-FM-AFM装置の複数箇所で故障・不具合を解決し，「電極表面形状が与える電気二重層の構造化と電位応答の評価」に取り組んだ。グラファイト基板の不活性ガス中での熱処理によって，ある程度直径および深さを制御した穴を開ける条件を確立し，界面イオン液体のECFM-AFMによる観測を行った。その結果，予想された数原子層の穴の中の縁付近でのイオン液体の構造化だけでなく，穴の外側でも数十nmにわたり構造化の程度が弱くなることがわかり，これらの電位依存性も測定された。金属イオンの脱挿入が起こる場であるこれらの局所構造を理解するため，穴があいたグラファイト基板セルを用いた分子動力学(MD)計算を行い，穴の縁を基点とした構造の伝搬について解釈するモデルを提示した。
加えて「イオン液体電気二重層界面近傍に接近した金属イオンのアニオン配位状況の評価」についても実験を進め，界面遠紫外分光によって界面近傍の上記金属イオンへの配位によってアニオンの吸収波長が変化することがわかり，その電子遷移の量子力学計算による帰属も行うことができた。
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