2018 Fiscal Year Research-status Report
有機電解液における金属Mgの電気化学的析出溶解反応に関する基礎研究
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18K05293
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
嵯峨根 史洋 静岡大学, 工学部, 講師 (70443538)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | マグネシウム金属 / 温度条件 / 添加剤 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は有機電解液におけるMg金属の電気化学的析出溶解機構の解明を目的とする。金属Mgの電気化学的析出溶解反応はMg二次電池用負極として期待されている反応であるが、不導体被膜の形成のため十分な可逆性を付与することが困難であり、基礎研究によって反応機構を解明することが重要である。そこで2018年度は（１）Mg析出に対する温度の影響および、（２）添加剤が電解液中のMg表面に及ぼす影響について調べた。
(1)電解液にMg(N(CF3SO2)2)2(Mg(TFSA)2)/ジグライムを用いて、種々の温度条件でMgを一定量析出させ、その形状を電子顕微鏡で調べた結果、高温で析出させるほどそれぞれの粒子径は小さい傾向が得られた。これは一般的な金属の水溶液における傾向と逆の挙動である。一般的な金属では、高温によって金属の融点との差が減少するため、析出した金属表面の冷却過程が緩和されることで粗大化すると考えられているが、Mgでは温度が高いほど活性な表面が電解液を還元し、表面被膜を形成することでそれぞれの粒子径が小さくなるものと考えられる。
(2)Mgの溶解過電圧を低減する効果が報告されている塩の役割を明らかにするため、Mg(TFSA)2/ジグライムでMg析出させた後、添加剤を含む電解液に入れ替え、Mgの電位変化を調べた。その結果、MgCl2を添加した系では電位変化が認められず、時間と共に高電位シフトしたのに対し、Mg(BH4)2を添加した系では入れ替え直後から電位の低下が確認され、理論的なMg2+/Mgに近い値となった。これはMgCl2が表面被膜を分解する作用はなく、添加状態で析出させることで被膜形成を抑制するのに対し、Mg(BH4)2は被膜そのものを分解する作用があることを示しており、電気化学的には類似の挙動を示す系でも役割が異なることを明らかとした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究に大きな変更点は無いが、当初予定よりも実施に当たる人数を増やすことができたため、ことなる2テーマを同時に進めることができている。初年度の成果の一部は学会発表済みであり、論文発表のためのデータ収集を行っているところである。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き計画に基づき、量子化学計算による電解液中でのMgイオンの安定状態と電気化学挙動の相関を得る。また、実施者が新たに見出した無機系添加剤を用いた際のMg析出溶解挙動についても積極的にメカニズムの解明に当たる。
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| Causes of Carryover |
研究対象に関連した学会が遠方でなく、旅費が想定よりも少なくなった。人件費は謝金を想定したものであるが、別予算で賄ったため不要となった。2019年度は謝金を執行予定である。
また、装置の修理があり予算を確保していたが、額の確定に時間がかかったため余剰が出る要因となった。
2019年に必要となる試薬が高額であるため、余剰分は2019年度中に使用する予定である。
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