2016 Fiscal Year Annual Research Report
ハロゲンレドックスを利用した蓄電デバイスの多様な展開
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26288112
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| Research Institution | Kansai University |
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Principal Investigator |
石川 正司 関西大学, 化学生命工学部, 教授 (30212856)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山縣 雅紀 関西大学, 化学生命工学部, 准教授 (80527119)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 電池 / キャパシタ / ハロゲン / 炭素電極 / 蓄電 / マグネシウム負極 / マグネシウム電解液 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
臭素などのハロゲン化物イオンを用いた電解液で、正極に電荷貯蔵を起こさせる方策は、レドックスフロー電池以外では実現していない。本研究計画では、我々の見出した活性炭などのミクロ多孔性炭素を用いた電荷貯蔵について、方法論を見出しており、これまでの電極条件探索からさらに詳細を詰める検討を行った。当該年度では特に、電解液の条件、具体的には、非水有機電解液に於いて、ハロゲンの電極レドックスが可能になる系を探索した。その結果、溶媒が多成分の系で、ハロゲン化物塩が十分に溶解、そしてハロゲンの貯蔵が起こり、かつ充放電が可逆的に可能な系が見出された。実用上は、充放電効率をまだ引き上げる必要があるなどの課題があるが、水系やイオン液体系電解液のみでしか作動しなかった状況から大きく進歩した。また、炭素材料種によってハロゲンに基づく電荷貯蔵の特性が変化することと、作動モードによってハロゲンレドックスの貯蔵効率が変化することを確認し、高性能化のための条件探索が進展した。
一方、マグネシウム電池系については、放射光分析手法を利用して、電解液の構造解析を行った。これは前年度に引き続き進めたが、マグネシウムイオン、ハロゲン化物イオン、溶媒の関与する溶媒和構造がより明確にになった。この情報と、電池特性との相関が明確になり、電解液の独自性がより明確になった。この情報を基に、負極のサイクル特性向上に成功したので、遠からず発表の中で、関連する主要な技術を公開する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
ハロゲンレドックス関与の正極反応に適した電解液の完全最適化には至っていないものの、これまで不可能であった有機系電解系の適用が可能になった点は大きい。また、マグネシウム電池系の電解液解析は本年度も予定通り進展した。特に、負極のサイクル効率の上昇は、期待した通りの成果として得られた。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き臭素系の正極電荷貯蔵についての高性能作動条件をさらに詰める。特に、電極材料と電解液の双方の最適化を進める。マグネシウム電池系に関しては、メカニズムが明らかになったことを踏まえ検討を本格化する。特に、負極の過電圧の抑制、そして、正極におけるハロゲンレドックスの利用を推進し、電池全体の特性向上を試みる方向で研究を進める予定である。
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