2014 Fiscal Year Annual Research Report
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25620008
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
河村 純一 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (50142683)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | イオン伝導 / ガラス転移 / 過冷却液体 / デカップリング / 水素結合 / NMR / 拡散係数 / リチウムイオン電池 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までに開発した、トレハロース・水・リチウム塩からなる、有機無機混合溶融塩について、イオン伝導度の周波数依存性とパルス磁場勾配NMRにより測定した構成イオン種の拡散係数の温度依存性について、詳細な解析を行った。また、各種のイオン液体や高分子固体電解質に対しても同種のイオン伝導度と拡散係数測定を実施した。過冷却液体状態でのイオン伝導度の温度依存性は、良く知られたVogel-Tunmann-Fulcher則でFitできるが、一方で最近提案されている徳山のマスターカーブでも良く表わせる事が分かった。
有機分子とリチウム塩の溶融状態から過冷却液体・ガラス状態に至るまでのリチウムイオン伝導度とプロトン伝導を分離して検討した結果、水素結合の影響によりリチウムイオン伝導が増強される場合があることが明らかとなった。通常、高分子電解質やイオン液体などの有機無機混合液体においては、リチウムイオンは有機分子中の酸素などの不対電子と配位結合するため、ガラス状態では運動が凍結してイオン伝導性を示さない(カップリング系)が、酸素位が水素結合でつながりネットワークを構成するような場合には、リチウムイオンに配位する酸素位が不足するため、過剰なリチウムイオンはガラス状態でも移動しやすくなる(デカップル系)。この現象は、これまで知られていないタイプのデカップリングであり、トレハロース・水・ヨウ化リチウムからなる三元系で明瞭に観察され、また水素結合を含む様々な高分子電解質でも見られる事が分かった。
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