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イオン性液体を用いる不燃性二次電池の創製

研究課題

研究課題/領域番号 15750158
研究種目

若手研究(B)

配分区分補助金
研究分野 機能材料・デバイス
研究機関東京理科大学

研究代表者

宇井 幸一  東京理科大学, 理工学部 工業化学科, 助手 (60360161)

研究期間 (年度) 2003 – 2004
研究課題ステータス 完了 (2004年度)
配分額 *注記
2,200千円 (直接経費: 2,200千円)
2004年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
2003年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
キーワード常温型溶融塩 / イオン性液体 / リチウム二次電池 / 電解液 / 不燃性 / 炭素 / アルミニウム / LiCoO_2
研究概要

【研究の目的】
リチウム二次電池の安全性向上のための対策技術として、不揮発性・不燃性という特徴を有する常温型溶融塩(イオン性液体)を不燃性電解液として応用することを試みた。平成15年度は、AlCl_3-1-ethyl-3-methylimidazolium chloride (EMIC)常温型溶融塩をベースとする電解液を用いて検討した結果、放電電圧3.2-3.7Vで作動すること、粘度や導電率などの電解液の物性よりも、Li^+濃度が高い液組成を用いる方が、放電特性が良好になるなどの知見を得た。そこで今年度は、高出力な不燃性二次電池の創製のため、以下の項目について取り組んだ。
【研究実施項目】
1.イオン性液体の支配的イオン種の解明とその幾何学的構造の解析 対象となるAlCl_3-EMIC-LiCl_<sat>-SOCl_2浴中に存在するイオン種を解明するため、ラマンスペクトルの測定を行った。その結果、Alの析出イオン種であるAl_2Cl_7^-は存在せず、アニオン種はAlCl_4^-のみ、カチオン種はEMI^+とLi^+が存在することが分かった。さらに、プログラムGAUSSIAN03を用いて、非経験的分子軌道計算を行った結果、Li^+は2つのAlCl_4^-のClと相互作用し、それらの距離は1.9-2.7Åであることが分かった。
2.新規電極作製方法の検討 昨年度に引き続き、合金系負極材料(Al)に注目し、めっき法により薄膜化して、その作製条件や作動条件を検討したところ、負極として順調に作動する条件を明らかにした。また、常温型溶融塩に適合する電極として、泳動電着法を用いたバインダーブリー正極の作製条件も検討したところ、正極として作動することが明らかとなった。
3.電極反応機構の解析 Alめっき負極のリチウム吸蔵・放出反応を調べるため、GD-OESを用いてAlめっき負極の深さ方向の元素分析を行った。その結果、充電時に形成されたLi-Alから、全てのLiが放出されておらず、充電深度が深くなるにつれて、Li残量が増加することが分かった。

報告書

(2件)
  • 2004 実績報告書
  • 2003 実績報告書
  • 研究成果

    (6件)

すべて 2005 2004 2003

すべて 雑誌論文 (6件)

  • [雑誌論文] Positive Electrode Performance of Nonflammable Lithium Secondary Battery with Ambient Temperature Molten Salt Electrolyte2005

    • 著者名/発表者名
      Koichi Ui
    • 雑誌名

      Electrochemistry 73・2

      ページ: 120-122

    • NAID

      10013810776

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 電気めっき法で作製したAlめっき膜のリチウム二次電池用負極への応用2005

    • 著者名/発表者名
      宇井幸一
    • 雑誌名

      Electrochemistry 73・4

      ページ: 279-283

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of Nonflammable Lithium Secondary Battery with Ambient Temperature Molten Salt Electrolyte - Performances of Positive Electrode -2005

    • 著者名/発表者名
      Koichi Ui
    • 雑誌名

      Proc.of 14th Int.Symp.on Molten Salts Chemistry and Technology XIV(in print)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] Development of Nonflammable Lithium Secondary Battery with Ambient-Temperature Molten Salt Electrolyte - Performance of Binder-free Carbon Negative Electrode -2005

    • 著者名/発表者名
      Koichi Ui
    • 雑誌名

      Journal of Power Sources (accepted for publication)

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 常温型溶融塩の基礎と電析および電池用電解液への応用2004

    • 著者名/発表者名
      小浦延幸
    • 雑誌名

      溶融塩および高温化学 47・2

      ページ: 55-71

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書
  • [雑誌論文] 常温型溶融塩を電解液に用いる二次電池の研究開発動向2003

    • 著者名/発表者名
      宇井幸一
    • 雑誌名

      表面 41・11

      ページ: 375-393

    • NAID

      40006137758

    • 関連する報告書
      2004 実績報告書

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公開日: 2003-04-01   更新日: 2016-04-21  

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