非水系溶媒中および電極表面での多価イオンの動的挙動の実測と理論的理解

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K05309
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 清林 哲 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 研究主幹 (80356906)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐野 光 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (20613251) ; 尾崎 弘幸 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (70415652) ; 内田 悟史 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 研究員 (40725420)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: イオン伝導度 / 擬格子モデル

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、Mg系非水電解液の伝導度や粘度などの実測データを正確に計測し、その挙動の理論的理解を目的としている。　初年度に該当した昨年度は、伝導度・粘度測定系の構築を目指した。具体的には、これらの量の温度依存性を明らかにするために精度良い恒温槽を設置し温度の較正などを行った。また伝導度測定用の4端子型セルを独自に設計し試作した。電気的絶縁の確保と使いやすさの両立に多少苦慮したが、標準溶液の伝導度を測定することによりセルの較正を5%程度の精度で行うことができた。幾つかの濃度でのMg系非水電解液や他の参照電解液の伝導度を15-55℃の範囲で測定し、再現性を確認した。
提案書に記したように、我々の擬格子モデルに基づく理論的予測では比伝導度の極大は、Mg系の場合、溶質(Mg塩)のモル数と系全体のモル数の比が0.07付近のところに位置すると見ており、今のところ実測値はこの値に近いものの、完全に一致するかどうかは予断できない。
また、電解液の構造からの理解も進めるために、ラマン分光測定を行った。まだ解析する段階には至っていないが、それに耐える精度のデータが得られる見通しが得られた。おそらく、Mgイオンを取り囲む溶媒分子の様子などが窺えるはずである。
今年度は、引き続き伝導度と粘度を広い濃度範囲に渡って網羅する。それに基づき、上に述べた理論的モデルとの整合性があるのか否かを検証し、論文として発表する予定である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

伝導度測定用のセルが、当初予定していたものでは、信頼性の高い値が得られないことが判明した。セルの設計に心得のある研究者を本研究に追加・変更した上で、改めてセルを設計・試作することになったため、若干出遅れた。
現在は、セルも順調に稼働しているので今後は問題ないと思われる。

Strategy for Future Research Activity

Mg系電解液の伝導度・粘度のデータを広い濃度範囲並びに温度範囲で完備する。ラマン分光の結果と併せて解析を進め、上記の理論モデルの検証を進め、論文として発表する。

Causes of Carryover

進捗状況に記したように、伝導度の測定セルを再試作したため、測定対象物質の伝導度測定開始が遅れた。そのため、一部試料・薬品などの消耗品購入を遅らせたため。従って、今年度は、それらの消耗品の購入に充当する予定である。