2019 Fiscal Year Annual Research Report
Unveiling intercalation mechanism of coordination frameworks for energy storage technologies
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18F18329
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
西原 寛 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (70156090)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
AMORES SEGURA MARCO 東京大学, 理学(系)研究科(研究院), 外国人特別研究員
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| Project Period (FY) |
2018-11-09 – 2020-03-31
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| Keywords | 金属錯体 / エネルギー貯蔵 / 電気化学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、電子伝導性配位構造体のエネルギー変換・貯蔵材料としての特性とその詳細な反応機構を明らかにすることで、次世代エネルギーデバイスへの展開を目指した研究である。昨年度において、特に期待されている多価カチオンの脱挿入を基盤とする次世代エネルギー貯蔵反応への初歩的な検討をした。特に、マグネシウム二次電池用電解液の最適化と、その電解液を用いて構造体へマグネシウムイオンを可逆的に脱挿入可能か検討した。結果として、特定の配位構造体には、１サイクル目のみであるが、マグネシウムイオンを可逆的に脱挿入できることが分かった。これらの成果を基盤に、当該年度は可逆的なマグネシウムイオンの脱挿入に関わるサイクル特性と、有機配位子の設計によって電気化学特性を制御する手法の検討を行った。後者の研究は、リチウムイオンの電気化学脱挿入を用いて検討した。
まず、マグネシウムイオンの電子伝導性配位構造体への電気化学的脱挿入であるが、サイクルを重ねるごとに高電位側での副反応が顕著になり、電気化学特性が劣化していくことが実験で明らかになった。この現象は、構造体の金属イオンおよび有機配位子を変えても同様に起こることが分かった。電気化学実験後の試料がその構造を維持しているかをＸ線回折法に検討すると、実験前と後でほぼ回折パターンに変化がなかった。このため、特性劣化の原因は、有機電解液にあると考えている。
次に、有機配位子の設計によって電気化学特性を制御する手法の検討だが、有機配位子の組成が特性に与える影響は大きいことが示された。当該手法によって電子伝導性配位構造体のエネルギー変換・貯蔵機能を向上させることができる可能性が示された。
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| Research Progress Status |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和元年度が最終年度であるため、記入しない。
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