2015 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、イオン液体を用いたリチウムイオン電池の評価とボロン酸誘導体を用いた二次元高分子の合成を行った。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。エーテル鎖を有する新規イオン液体はアルキル鎖を有するイオン液体よりも高いイオン伝導度を示し、エーテル鎖の導入がイオン伝導性の向上に効果的であることがわかった。各種イオン液体に任意の濃度となるようにリチウム塩及び双性イオンを添加し、基礎物性及びリチウムイオン電池の評価を行った。双性イオンの有無にかかわらず、エーテル鎖を有する新規イオン液体の電位窓は5 V程度であった。5 V級正極材料を用いて充放電試験を行った結果、充放電サイクルに伴う容量の低下は、双性イオンの添加により抑制されることがわかった。エーテル鎖を有する新規イオン液体と双性イオンの複合体は、次世代電池の電解質材料として有望である。一方、両末端にアミノ基を有するオリゴエーテル誘導体とボロン酸誘導体を有機溶媒中で混合し、加熱撹拌することで二次元高分子の合成を行った。系の粘性が徐々に増加し、わずか10分後にゲル化した。片末端にアミノ基を有するオリゴエーテル誘導体を用いた場合、撹拌時間や温度を変化させてもゲルを得られなかった。アミノ基によりボロキシンの形成が促進され、二次元高分子が合成されたことと両末端にアミノ基を有するオリゴエーテル誘導体が架橋剤として機能しており、両末端アミノ基とボロキシンが相互作用していることが示唆された。これらゲル電解質にリチウム塩は不溶であった。今後、リチウム塩、イオン液体（または双性イオン）及び二次元高分子ゲル電解質の複合体を作製し、各種物性評価を行う。
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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。昨年度、オリゴエーテルとイオン液体のリチウムイオン電池用電解質としての適用性を評価した。さらに、フェニルボロン酸を用いた二次元高分子の合成に成功したが、それら電解質材料と二次元高分子を単純に混合することはできなかった。今年度は、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。添加剤としての双性イオンの効果を明らかにした。さらに、二次元高分子と電解質材料の混合手法を確立した。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。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り、混合手法の最適化に時間を要した。両末端にアミノ基を有するオリゴエーテル誘導体の活用により、上記の問題を解決できた。フェニルボロン酸とオリゴエーテル誘導体の混合比、オリゴエーテル誘導体の鎖長、イオン液体の添加量の条件がリチウムイオン伝導性に与える影響を見極める必要がある。これら複数条件の最適化を迅速に行い、得られた複合体の特性評価を計画に沿って進めることで、本研究を推進する。
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