2022 Fiscal Year Annual Research Report
Room-temperature magnesium ion diffusion using ordered structure in molecular crystals and its application to solid electrolytes
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20K21079
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
守谷 誠 静岡大学, 理学部, 准教授 (70452208)
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2020-07-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 固体電解質 / マグネシウム / イオン伝導 / 分子結晶 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
全固体マグネシウム電池の実現に向けた高マグネシウムイオン伝導性固体電解質の開発を目的とし、本研究では固体電解質の新たな探索空間として分子結晶に注目することにより、新規マグネシウム伝導体の開発を検討してきた。具体的には、我々が開発に成功しているリチウムイオン伝導性分子結晶電解質の作製法を参考に、分子性アニオンを有するマグネシウムイオンと種々の有機基質との反応から、イオン伝導パスを格子中に有する分子結晶を合成するとともに、単結晶X線構造解析による結晶構造の解明と電気化学的性質の評価を試みてきた。その結果、本研究において、Mg{N(SO2CF3)2}2（以下、Mg(TFSA)2）とシクロペンチルメチルエーテル（以下、CPME）、あるいはジメチルイミダゾール（Me2Im）からなる新規分子結晶Mg(TFSA)2(CPME)2、Mg(TFSA)2(Me2Im)5を得ることに成功した。さらに、Mg(TFSA)2とイオン液体類縁体である[N(CH3)4][N(SO2CF3)2] ([N1111][TFSA])、または[N(CH3)2(CH2CH3)2][N(SO2CF3)2] ([N1122][TFSA])からなる新規分子結晶[N1111][Mg(TFSA)3], [N1122][Mg(TFSA)3]の合成と単結晶構造解析にも成功した。また、これらの分子結晶が室温近傍の温度域において、比較的高いマグネシウムイオン伝導性を示すことも確認した。以上の結果は、マグネシウムイオン伝導性分子結晶電解質が以前より精力的な検討が行われてきたセラミックス電解質あるいはポリマー電解質とは一線を画す材料であるとともに、全固体マグネシウム電池向け固体電解質の候補として大きな可能性を有していることを示す結果であるといえる。
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