2020 Fiscal Year Annual Research Report
非水系リチウム空気電池の高容量化へ向けた過酸化リチウム形成過程の体系的理解
| Project/Area Number |
18H02073
|
|---|
| Research Institution | Osaka University |
|---|
Principal Investigator |
中西 周次 大阪大学, 太陽エネルギー化学研究センター, 教授 (40333447)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松田 翔一 国立研究開発法人物質・材料研究機構, エネルギー・環境材料研究拠点, 主任研究員 (30759717)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
|
| Keywords | リチウム酸素電池 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
非水系リチウム空気電池においては、放電生成物として電子伝導性の低いLi2O2が正極上に形成されることが原因で、理論的に期待される大きな放電容量が得られていない。しかし、申請者は、反応中間体の正極への吸着特性が使用する電解質溶液と陽極基材の「組合せ」に強く依存し、好適な組合せの場合には、Li2O2の形成機構の変化を伴って充放電容量が飛躍的に向上することを見出してきた。本研究では、この発見を手がかりにLi2O2の形成機構を解明し、リチウム空気電池の放電容量向上のための基本設計指針を得ることを目的としている。
本研究では、正極の表面修飾によりMeCN溶媒中において放電容量が飛躍的に向上することを見出した。またMeCN溶媒に異種溶媒を混合させて放電容量の正極電位依存性を追跡したところ、放電容量の増加を導かない異種溶媒との混合溶媒中において実験を行い、その混合比依存的に放電容量―放電電位依存性が変化することが認められた。このように2種溶媒を混合させることで、通常は背反関係にある放電容量と放電反応電流（酸素還元反応電流）のオンセット電位とのトレードオンが成立することが見いだされた。電気化学分光測定に基づき、共に放電反応中間体である電極表面吸着種と溶媒和種との相対的安定性の適切なチューニングが上記の背反関係を解消するキーであることが明らかになった。ハイスループットシステムを使い様々な混合溶媒電解液において放電特性評価を実施した結果、上述の知見を支持する結果が得られた。
|
| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
|
| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
|
