Study of hopping-like diffusion behavior of metal ions at ionic liquid/electrode interface

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 17H03041
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Functional solid state chemistry
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Imansihi Akihito 大阪大学, 基礎工学研究科, 准教授 (60304036)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 電気化学 / イオン液体 / 拡散 / ホッピング / 電極

Outline of Final Research Achievements

We investigated the diffusion behavior of metal ions in ionic liquid close to the electrode under the cathodic potential by using of Eelectrochemical XPS (EC-XPS) and Chronoamperometry, based on our original hopping-like diffusion model. We found a few factors to control the diffusion behavior of metal ions such as hole concentration, structure of ionic liquid molecule, solution temperature and clarified how those factors affect the diffusion behavior. On the other hand, we found that the diffusion path was switched from polar domain to non-polar domain by controlling the hole concentration.

Free Research Field

物理化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究成果によって、イオン液体中における金属イオン拡散の物理的描像より明確になり、定式化によって拡散係数に関する種々のパラメータが定量的に扱えることになったことの学術的な意義は非常に大きい。また、これによって、イオン液体を電解液として用いることの出来る多くの電気化学デバイスの設計指針がより明確になり、これまで解決が難しいと言われていた問題の解決糸口を与えるものである。こうした意味で本研究が社会に与える意義は大きいものと考える。