Multiple Operando Analysis on Potential Dependent Material Transport in Electric Double Layer Formed at Ionic Liquid / Electrode Interface

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19H02687
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 32020:Functional solid state chemistry-related
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: Fukui Ken-ichi 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (60262143)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: Operando観測 / 電気二重層 / イオン液体 / 電気化学 / 光電子分光

Outline of Final Research Achievements

A key methodology for the "Operando" analyses of the interfacial electric double layer (EDL) for the basis of development of high efficient battery and energy saving electric devices has been developed. Particularly, we focused on the analyses of the metal ions as an energy carrier of the devices in the EDL of ionic liquid (IL) electrolytes. Using a small droplet of IL solutions, whose potential is controlled with three electrodes, thin IL layer surrounding the droplet, which also responded with the potential control and works as an open system for the material transport by connecting with the droplet bulk, was successfully analyzed by EC-XPS, EC-FM-AFM, and also by MD calculations.

Free Research Field

表面物理化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

クリーンな自然エネルギーから電気エネルギーを創り出すのと同時に重要なのは，可能な限り損失なく電気エネルギーを蓄積する蓄電池と省エネルギー電気デバイスの構築に関わる技術の確立であり，その基礎過程の重要性が再認識されようとしている。ところが，それらの機能の根幹をなす電気二重層を，デバイス動作下(Operando)で複数の解析手法で観測し，計算科学的手法も加えて総合的に解釈できるような方法論が欠如していた。本研究では，すぐれた特性に加えて不揮発性であるイオン液体電解液に着目し，その方法論を提供することができた点において意義あるものである。