2021 Fiscal Year Annual Research Report
高速なアルカリ金属イオンホッピング伝導と高速電気化学反応を実現する電解液設計
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18H03926
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
獨古 薫 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 教授 (70438117)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
都築 誠二 横浜国立大学, 先端科学高等研究院, 非常勤教員 (10357527)
梅林 泰宏 新潟大学, 自然科学系, 教授 (90311836)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | イオン伝導 / 電解液 / 電気化学 / インターカレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Li塩濃厚溶液中におけるLiイオン伝導機構の解明のため、電解液中における溶媒和構造の解析をラマン分光法により行い、溶液構造の動的挙動をNMR測定および誘電緩和測定により解析することを試みた。その結果、濃厚電解液中のイオン伝導にはイオンの並進運動のみならず、溶媒分子やアニオンの回転運動が大きな影響を及ぼしていることが示唆された。さらに、スルホン系溶媒を用いたLi塩濃厚電解液の分子動力学シミュレーションを行ったところ、溶媒分子の構造がLiイオンの拡散速度に大きな影響を及ぼし、スルホン系溶媒の中ではスルホランを用いた場合にLiイオンの拡散係数が大きくなることが示唆された。
また、様々な溶媒を用いてLi塩濃厚電解液を調製し、これらの電解液中におけるリチウムインターカレーション材料の電気化学特性を解析した。ゾルゲル法により金基板上にLiCoO2やLiMn2O4、Li4Ti5O12などのインターカレーション材料の薄膜電極を作製し、これらのLiインターカレーション反応速度に濃厚電解液の溶媒やアニオンの構造が及ぼす影響を電気化学インピーダンス法により解析した。その結果、グライムなどの多座配位子として働く溶媒を用いた場合と比較して、単座配位子として働くテトラヒドロフランやプロピレンカーボネート、スルホランを溶媒に用いた場合には、界面電解移動反応抵抗が小さく、反応速度が速いことが明らかになった。これにより、溶媒和リチウムイオンの寿命、すなわち、配位子交換速度が界面電解移動反応速度に大きな影響を及ぼし、配位子交換速度が速い単座配位子の場合には、界面における反応速度も速くなることが示唆された。さらに、濃厚電解液中では、アニオンも界面電解移動過程に影響を及ぼし、ルイス塩基性が強いアニオンでは電解移動反応の活性化エネルギーが高くなる傾向が確認された。
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| Research Progress Status |
令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] Charge/discharge reaction paths of positive electrode insoluble Lithium- Sulfur batteries2021
Author(s)
Yui Kawana, Nana Arai, Hikari Watanabe, Jihae Han, Kei Nishikawa, Shiro Seki, Seiji Tsuzuki, Kazuhide Ueno, Kaoru Dokko, Masayoshi Watanabe, Yasuhiro Umebayashi
Organizer
Pacifichem2021
Int'l Joint Research
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[Presentation] オペランド顕微Raman分光および単粒子電気化学測定による正極不溶型リチウム－硫黄電池正極に関する研究2021
Author(s)
川名結衣, 荒井 奈々, 渡辺日香里, 西川 慶, 関 志朗, 都築 誠二, 上野 和英, 獨古 薫, 渡邉 正義, 韓 智海, 梅林 泰宏
Organizer
第62回電池討論会
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[Presentation] 正極不溶型リチウム－硫黄電池の正極活物質の反応経路2021
Author(s)
川名結衣, 荒井 奈々, 渡辺日香里, 韓 智海, 西川 慶, 関 志朗, 都築 誠二, 上野 和英, 獨古 薫, 渡邉 正義, 梅林 泰宏
Organizer
第81回分析化学討論会
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[Presentation] Ionic Conduction Mechanism in Super-Concentrated Lithium Salt Propylene Carbonate Solutions2021
Author(s)
佐久間 有紀, 弓削 眞子, 川名 結衣, 関 志朗, 上野 和英, 都築 誠二, 獨古 薫, 渡邉 正義, 渡辺 日香里, 韓 智海, 梅林 泰宏
Organizer
第11回イオン液体討論会
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