2021 Fiscal Year Annual Research Report
Development of electrolyte for high-voltage potassium secondary battery
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19K15686
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
吉井 一記 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 (80735960)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 電解液 / イオン液体 / カリウム電池 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、次世代蓄電池として注目されているカリウム二次電池の電解液に関して（１）電解液のスクリーニングと体系化、（2）新規添加剤の設計・合成を行うことで、高電位正極と負極に適合する電解液を開発することを目的としている。
（1）正極材料としてK2Ni2-xCoxTeO6系の正極を用いて、有機電解液およびイオン液体電解液についてスクリーニングを実施したところ、ビストリフルオロメタンスルホニルアミド(TFSA)をアニオンとするイオン液体電解液が非常に安定した充放電特性を示すことがわかった。TFSAアニオンからなるイオン液体のイオン伝導度の向上を目指して、側鎖を修飾したピロリジニウムカチオンを合成しイオン液体を合成し、高イオン伝導度を示すカリウムイオン含有イオン液体を調製することができた。またカリウムイオンのイオン液体中での溶存状態についてラマン分光法などを用いて分析を行った。
（２）新規添加剤を設計し合成を実施した。カリウムとの比較のためにナトリウムについても並行して合成した。ナトリウム系の化合物塩については純度の高い化合物を合成することが出来たが、カリウム系では困難であった。また、いずれの系についても汎用のカーボネート系電解液への溶解度が極めて低く、充放電試験を行うことが難しかった。ナトリウム系については高いドナー数を持つ有機溶媒への溶解が確認できたため、電池の電解液として使用できる可能性を示すことができた。
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