2014 Fiscal Year Research-status Report
イオン液体型二次元超分子の創製と固体電解質としての評価
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26410140
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| Research Institution | Sophia University |
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Principal Investigator |
藤田 正博 上智大学, 理工学部, 准教授 (50433793)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 機能性高分子 / イオン液体 / 導電性高分子 / 固体電解質 / リチウムイオン伝導体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、オリゴエーテル鎖を有する新規イオン液体を合成し、基礎物性を評価した。それらイオン液体に任意の濃度となるようにリチウム塩を添加し、諸特性評価を行った。オリゴエーテル鎖を導入したイオン液体はアルキル鎖を導入したイオン液体よりも低い融点と粘度及び高いイオン伝導度を示した。リチウム塩添加後もそれら諸特性の傾向は同様であった。オリゴエーテル鎖を有するイオン液体の電位窓は5V以上であり、電解質材料として十分な電気化学的安定性を有することがわかった。サイクリックボルタンメトリーの結果、リチウムの析出と再溶解にもとづく酸化還元波が繰り返し観測された。オリゴエーテル鎖を有するイオン液体がリチウムイオン伝導体として機能することを明らかにした。さらに、オリゴエーテル鎖を有する双性イオン液体を各種電解質材料に添加し、電気化学的特性に及ぼす影響を検討した。オリゴエーテルに双性イオン液体を添加した結果、電位窓が約5Vまで向上し、充放電のサイクル安定性も向上した。イオン液体に双性イオン液体を添加し、5V級正極材料を用いて充放電試験を行った結果、オリゴエーテルと同様にサイクル安定性が向上した。エーテル鎖を有するイオン性化合物は、次世代電池の電解質材料として有望であることが示唆された。一方、ボロン酸誘導体を用いた二次元高分子の合成を行った。Raman分光測定により二次元高分子の構造確認を行った。6種類のイオン液体を用いて溶解性試験を行った結果、二次元高分子はそれらイオン液体に不溶であった。今後、混合手法やイオン液体の種類を変化させて、イオン液体と二次元高分子の複合体を作製する。
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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
本研究の目的は、選択的イオン輸送と高イオン伝導性を両立する二次元超分子電解質を開発することである。今年度の主な計画は、オリゴエーテル鎖を導入したイオン液体及びフェニルボロン酸を用いた二次元高分子の合成である。オリゴエーテル鎖を導入したイオン液体の熱分析、イオン伝導度、リチウムイオン輸率を測定し、基礎物性を集積した。さらに、双性イオン液体を合成し、イオン液体に添加することで選択的イオン輸送の促進効果を検討した。二次元高分子を合成し、基礎知見を集積した。研究は計画に沿って進行しており、おおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
イオン液体と二次元高分子を複合化し、従来の材料では成し得なかった選択的イオン輸送と高イオン伝導性を両立する全く新しい二次元超分子電解質を開発する。昨年度行った予備実験において、二次元高分子は電解質材料として有望な疎水性イオン液体に不溶であることがわかった。今後の推進方策として、混合手法の最適化に注力する。イオン液体と二次元高分子のモノマーを複合化後、重合する。ボロン酸誘導体にピリジンのような塩基性化合物を加えるとボロキシンリングの生成が促進される。イオン液体のアニオンがルイス塩基として働き、同様の促進効果が期待できるだけでなく、相溶性の問題も解決できるものと期待できる。それらと平行して、二次元高分子を溶解する高極性イオン液体の合成を行う。イオン液体中への化合物の溶解性はアニオンのルイス塩基性と相関のあることが知られている。アニオンの種類を変化させて、二次元高分子を溶解するイオン液体を開発する。これら複数の手法を進めることで、イオン液体と二次元高分子の複合化方法を迅速に見出す。得られた複合体の性能評価を計画に沿って進める。
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