溶媒和イオン液体のリチウム空気二次電池への適用及び電極反応機構の解明
| Project/Area Number |
14J00165
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Research Field |
Energy-related chemistry
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| Research Institution | Yokohama National University |
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Principal Investigator |
多々良 涼一 横浜国立大学, 工学府, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2017-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2016)
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| Budget Amount *help |
¥3,200,000 (Direct Cost: ¥3,200,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | 濃厚電解液 / イオン液体 / グラファイト負極 / リチウム空気電池 / 溶媒和イオン液体 / リチウム塩濃厚電解液 / カーボンナノチューブ / 酸素還元反応 / 溶媒活量 / 中間体溶解度 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度までの米国マサチューセッツ工科大学における共同研究の結果に、日本で更なる電解液成分を分析する分光学的な実験データを加え、投稿論文にまとめて発表した。
また、昨年度まではトピックの一つとして有機電解液系の濃厚溶液中における脱溶媒和過程の特異性をグラファイト負極に焦点を当て検討を行ってきたが、本年度はさらに濃厚電解液の極端な例として非プロトン性イオン液体中にリチウム塩を濃厚に溶解させた系についても検討を行った。イオン液体中においては有機溶媒が存在しないため、アニオンによってのみリチウムカチオンが溶媒和される特異な条件となる。非プロトン性イオン液体中ではLi塩の溶解限界が一般の有機溶媒系ほど高くないため濃度増加にも有機溶媒系に比べ限度があるが、それでも濃厚領域においてFreeなアニオンの活量が減少し、電極反応電位が貴にシフトしていることが示された。ここで非プロトン性イオン液体中においてもGraphite負極の充放電挙動を確認したところ、TFSA系においては前年度までに検討した有機溶媒系と同様に濃度増大に伴い副反応が抑制されていく様が確認できた。
一方で近年着目されているFSA系イオン液体中においては低濃度であってもオニウムカチオン挿入は起こらず可逆な充放電挙動が得られた。ここでこの特異な挙動を調べるために本系においても過去の検討と同様にリチウム金属上における電極電位差を測定したところ、FSA系の方がTFSA系よりも同濃度でも高い電位を示すことが明らかとなった。しかしながらFSA系については特異な電極/電解液界面(SEI)を形成するという報告もあるため、今後より詳細な検討が必要となる。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(28 results)
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[Journal Article] Oxygen Reduction Reaction in Highly Concentrated Electrolyte Solutions of Lithium Bis(trifluoromethanesulfonyl)amide/Dimethyl Sulfoxide2017
Author(s)
Ryoichi Tatara, David G. Kwabi, Thomas P. Batcho, Michal Tulodziecki, Kenta. Watanabe, Hoi-Min Kwon, Morgan L. Thomas, K. Ueno, Carl V. Thompson, Kaoru Dokko, Yang Shao-Horn, Masayoshi Watanabe
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Journal Title
Journal of Physical Chemistry C
Volume: 121
Issue: 17
Pages: 9162-9172
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Li+ solvation in glyme-Li salt solvate ionic liquids2015
Author(s)
Kazuhide Ueno, Ryoichi Tatara, Seiji Tsuzuki, Soshi Saito, Hiroyuki Doi, Kazuki Yoshida, Toshihiko Mandai, Masaru Matsugami, Yasuhiro Umebayashi, Kaoru Dokko, Masayoshi Watanabe
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Journal Title
Physical Chemistry Chemical Physics
Volume: 17
Issue: 12
Pages: 8248-8257
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Study of the effect of electrolyte concentration on Li-air battery performance2016
Author(s)
R. Tatara, D. G. Kwabi, M. Tulodziecki, T. P. Batcho, H.-M. Kwon, M. L. Thomas, C. V. Thompson, K. Dokko, Y. Shao-Horn, M. Watanabe
Organizer
Pacific Rim Meeting on Electrochemical and Solid-state Science 2016
Place of Presentation
Hawaii, USA
Year and Date
2016-10-02
Related Report
Int'l Joint Research
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