2020 Fiscal Year Annual Research Report
Experimental and theoretical understanding of dynamic behavior of multivalent ions in non-aqueous solvents
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18K05309
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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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)
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| 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)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 多価カチオン / イオン輸送 / シミュレーション |
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| Outline of Annual Research Achievements |
【課題1:非水系多価イオンの動的挙動・溶液構造の実測】昨年度までの結果に加え、ラマン分光の結果は、Mg2+の周囲にある溶媒分子は、より強く相互作用しているものと、それよりは少し弱く相互作用しているものの二種類に分類できることが示された。
【課題2:電解液の挙動に関する理論的研究】モンテカルロシミュレーションから以下の予想が得られた。則ち、比伝導度を塩濃度の関数として見た場合、その最大値ならびにそれが観察される濃度は、正負イオン間の相互作用の強さに対して指数関数的に減少する一方、イオンの価数に関しては、伝導度は正負両イオンの調和平均価数に比例すること、である。課題1の実測値との比較は、MgA2型の正負イオン間相互作用がLiAやNaA型のほぼ二倍であることと矛盾せず、伝導度の最大値やその濃度が上記の予想に合致することが示された。更に、伝導度の「理想的限界値」が塩の種類によらず、溶媒のみに依存するという予想も得られた。
結果は国際学会二件、国内学会一件にて発表し、論文にまとめて米国電気化学会誌に先日投稿した。
【課題3:非水系多価員電解液中での金属電極の挙動実測】課題1・2で調べた系の一つであるGBL溶媒でのMg金属電極の挙動をPtを作用極として調べた。この場合、交換電流密度が小さいか過電圧が大きいために、サイクリックボルタンメトリー（CV）において溶解析出に起因する明瞭なピークは観察されなかった。triglymeまたはtriglymeとTHFの共溶媒に(ClMgO)3BおよびAlCl3を溶解させた電解液を利用した場合には、CVにおいて溶解析出に起因する明瞭なピークが観察された。この電解液にGBLを添加すると、CVにおけるピークが減少した。GBLがMgの溶解析出を阻害する原因を、イオンの脱溶媒和や表面皮膜形成の視点から課題1・2で得られた相互作用に関する知見と併せて今後も追求する。
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