Single Cation Ionic Liquid Electrolyte for Metal Ion Battery

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K05144
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 26040:Structural materials and functional materials-related
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: Kubota Keigo 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 (40586559)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 陳 致堯 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, 産総研特別研究員 (20773435) ; 松本 一彦 京都大学, エネルギー科学研究科, 准教授 (30574016)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 電解質 / イオン液体 / 金属イオン電池 / カリウムイオン電池 / 溶融塩

Outline of Final Research Achievements

Almost liquid electrolyte is composed by electrolyte salt and solvent. In this study,we impruved electrolyte composed by only electrolyte salt without any solvent. It is free from effect of solvent and extremely high concentration of shuttle ion. We apply it to Potassium-ion batteries. This battery are a promising post-lithium-ion battery, as their resources are abundant and low-cost and may have a higher voltage. In this study, a potassium single cation ionic liquid, which contains only potassium salts, such as, potassium cation as the cationic species and has a high electrochemical stability, low flammability, and low vapor pressure, is developed as an electrolyte. It showed high thermal satability, high electrochemical stability, extremely high current limit, and good capasity with graphite negative electrode.

Free Research Field

電気化学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

溶媒を用いず、電解質塩のみで構成される電解質の開発は、これまで電解質には溶媒が不可欠であるという暗黙の前提を覆すものである。溶媒は通常電解質として機能させるために必須であるが、同時に溶媒由来のデメリットも電解質に付帯させてしまう。本研究はこれらの付随要素を除き必要十分な要素のみの電解質の機能を明らかにした。これは電解質の研究全般においてすべての物性情報の基盤となりうるものである。また、近年盛んである高濃度電解液の研究分野においても、溶媒を一切用いないこれらはそのハイエンドに位置する。現時点でこのカテゴリーに類する研究は、申請者ら以外ではなされていない。