2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of highly ion conductive flexible solid electrolyte based on plastic crystal and polyether
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19K05604
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| Research Institution | Sophia University |
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Principal Investigator |
藤田 正博 上智大学, 理工学部, 教授 (50433793)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 固体電解質 / 柔粘性結晶 / イオン伝導性高分子 / リチウムイオン電池 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、柔粘性イオン結晶/Li塩複合体へポリカーボネートを添加し、ポリエーテル系よりもリチウムイオン伝導性に優れた固体電解質材料を開発することを目的とした。柔粘性イオン結晶、Li塩、ポリカーボネートの複合体を作製し、諸特性を評価した。ポリカーボネートに30 wt%のLi塩を添加した複合体に対し、10-90 wt%の柔粘性イオン結晶を添加した。いずれの添加量においても、それら複合体は固体電解質として得られた。ポリカーボネート/Li塩/柔粘性イオン結晶複合体の熱分析を行った結果、柔粘性イオン結晶が60 wt%以下のとき、ガラス転移温度のみが観測された。一方、柔粘性イオン結晶が70 wt%以上のとき、柔粘性イオン結晶に基づく固相間転移温度が観測された。ポリカーボネート/Li塩のイオン伝導度に及ぼす柔粘性イオン結晶の添加効果を検討した。ポリカーボネート/Li塩のイオン伝導度は柔粘性イオン結晶添加量の増加に伴い増加し、柔粘性イオン結晶が70 wt%のとき、最も高いイオン伝導度を示した。ポリカーボネート/Li塩のリチウムイオン輸率も、柔粘性イオン結晶の添加により向上し、柔粘性イオン結晶が50 wt%のとき、最も高いリチウムイオン輸率を示した。ポリカーボネート/Li塩/柔粘性イオン結晶（50 wt%）の電気化学安定性を調べた結果、電位窓は約5.5 V vs. Li/Li+であった。Liイオン電池用電解質として応用するために十分な電気化学的安定性を有することがわかった。ポリカーボネートは耐酸化性に乏しいことが知られており、柔粘性イオン結晶と複合化することで、酸化安定が向上することがわかった。これらの結果から、ポリカーボネート/Li塩複合体に柔粘性イオン結晶を添加することで、高リチウムイオン伝導性固体電解質を開発できることがわかった。
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