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新規固体電解質の開発を目指した高Liイオン伝導性カーボネート型共重合体の創製

研究課題

研究課題/領域番号 16H04199
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 高分子・繊維材料
研究機関東京農工大学

研究代表者

富永 洋一  東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (30323786)

研究分担者 敷中 一洋  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 材料・化学領域, 主任研究員 (00507189)
研究協力者 古賀 舞都  
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
16,250千円 (直接経費: 12,500千円、間接経費: 3,750千円)
2018年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2017年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2016年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
キーワード固体高分子電解質 / イオン伝導性高分子 / Liイオン二次電池 / 二酸化炭素/エポキシド共重合体 / Liイオン輸率 / ポリカーボネート / 無機フィラー
研究成果の概要

本研究では、単体ポリマー同士では混ざらないエチレンオキシド(EO)成分とエチレンカーボネート(EC)成分からなる共重合体を合成し、両者の特性を併せ持つ高分子からなる電解質を得ることで、次世代電池への応用を可能にする新材料を創製することを目的としている。重合触媒には、EO含有量をコントロールできるヘキサシアノコバルト酸亜鉛DMCを用い、EO含有量が20~90%のEO/ECランダム共重合体を複数得ることができた。この共重合体のイオン伝導度はEO型およびEC型高分子からなる電解質よりも優れており、60℃で10-3 S/cm近いイオン伝導度および0.7程度の高いLiイオン輸率を示すことが分かった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、二酸化炭素を原料にするポリカーボネートを用いた電解質材料の開発である。二酸化炭素由来ポリカーボネートの電解質としての特異性が、本研究および研究代表者による一連の研究によって初めて学術的に明らかにされており、その学術的意義は非常に高い。このようなポリカーボネート型電解質の研究は、研究代表者および海外協力者のBrandellグループ以外では報告例が無く、本研究この分野をリードしている。本研究の遂行によって、SPEの実用研究が大きく進展する可能性があり、将来的にはフレキシブル電池や超薄型電池への応用が期待され、本研究は社会的にも意義がある。

報告書

(4件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (61件)

すべて 2019 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (42件) (うち国際学会 21件、 招待講演 7件) 備考 (3件) 産業財産権 (5件) (うち外国 2件)

  • [国際共同研究] ウプサラ大学(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Department of Chemistry/Uppsala university(Sweden)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Uppsala University(スウェーデン)

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [雑誌論文] A concentrated poly(ethylene carbonate)/poly(trimethylene carbonate) blend electrolyte for all-solid-state Li battery2019

    • 著者名/発表者名
      Li Zhenguang、Mindemark Jonas、Brandell Daniel、Tominaga Yoichi
    • 雑誌名

      Polymer Journal

      巻: In press 号: 8 ページ: 753-760

    • DOI

      10.1038/s41428-019-0184-5

    • NAID

      40022176784

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] An end-capped poly(ethylene carbonate)-based concentrated electrolyte for stable cyclability of lithium battery2019

    • 著者名/発表者名
      Tominaga Yoichi、Kinno Yukino、Kimura Kento
    • 雑誌名

      Electrochimica Acta

      巻: 302 ページ: 286-290

    • DOI

      10.1016/j.electacta.2019.02.052

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Understanding Electrochemical Stability and Lithium Ion‐Dominant Transport in Concentrated Poly(ethylene carbonate) Electrolyte2018

    • 著者名/発表者名
      Kimura Kento、Tominaga Yoichi
    • 雑誌名

      ChemElectroChem

      巻: 5 号: 24 ページ: 4008-4014

    • DOI

      10.1002/celc.201801105

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 電解質特性に優れるカーボネート型イオン伝導性高分子2018

    • 著者名/発表者名
      富永洋一
    • 雑誌名

      繊維学会誌

      巻: 74 ページ: 546-553

    • NAID

      130007510385

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Ion-conductive and thermal properties of a synergistic poly(ethylene carbonate)/poly(trimethylene carbonate) blend electrolyte2018

    • 著者名/発表者名
      Z. G. Li, R. Mogensen, J. Mindemark, T. Bowden, D. Brandell, Y. Tominaga
    • 雑誌名

      Macromolecular Rapid Communication

      巻: -

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Ionic Liquid-Containing Composite Poly(ethylene oxide) Electrolyte Reinforced by Electrospun Silica Nanofiber2017

    • 著者名/発表者名
      Kimura Kento、Tominaga Yoichi
    • 雑誌名

      Journal of The Electrochemical Society

      巻: 164 号: 13 ページ: A3357-A3361

    • DOI

      10.1149/2.1691713jes

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Composite poly(ethylene carbonate) electrolytes with electrospun silica nanofibers2017

    • 著者名/発表者名
      Li Zhenguang、Matsumoto Hidetoshi、Tominaga Yoichi
    • 雑誌名

      Polymers for Advanced Technologies

      巻: 29 号: 2 ページ: 820-824

    • DOI

      10.1002/pat.4190

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Ion-conductive properties of a polymer electrolyte based on ethylene carbonate/ethylene oxide random copolymer2017

    • 著者名/発表者名
      T. Morioka, K. Nakano, Y. Tominaga
    • 雑誌名

      Macromolecular Rapid Communications

      巻: 38 号: 8 ページ: 1600652-1600652

    • DOI

      10.1002/marc.201600652

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Concentrated poly(ethlene carbonate)/poly(trimethylene carbonate) blend electrolytes for lithium-ion batteries2018

    • 著者名/発表者名
      Z. Li, R. Mogensen, J. Mindemark, T. Bowden, D. Brandel, Y. Tominaga
    • 学会等名
      The 19th International Meeting on Lithium Batteries
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A poly(ethylene carbonate)/poly(trimethylene carbonate) blend electrolyte for iithium ion batteries2018

    • 著者名/発表者名
      Z. Li, R. Mogensen, J. Mindemark, T. Bowden, D. Brandel, Y. Tominaga
    • 学会等名
      The 16th International Symposium on Polymer Electrolytes
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis and evaluation of end-capped poly(ethylene carbonate)s for Li-ion conductive electrolytes2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Kinno, Y. Tominaga
    • 学会等名
      The 16th International Symposium on Polymer Electrolytes
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ion-conductive and electrochemical properties of concentrated poly(ethylene carbonate)-based electrolytes2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Tominaga, K. Kimura
    • 学会等名
      69th Annual Meeting of the International Society of Electrochemistry
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of plasticizer on ion-conductive behavior of polycarbonate-based electrolytes2018

    • 著者名/発表者名
      K. Kobayashi, H. Kodama, T. Furukawa, V. Di Noto, Y. Tominaga
    • 学会等名
      International Polymer Conference 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Recent development of Li-ion conductive polycarbonate electrolytes for battery applications2018

    • 著者名/発表者名
      Y. Tominaga
    • 学会等名
      The International Conference on Advanced and Applied Petroleum, Petrochemicals and Polymers 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 末端修飾ポリエチレンカーボネート電解質を用いたリチウム二次電池の作製と評価2018

    • 著者名/発表者名
      金野ゆきの, 富永洋一
    • 学会等名
      第67回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ポリカーボネートブレンド型濃厚電解質を用いたLiイオン電池の作製及び評価2018

    • 著者名/発表者名
      李珍光, R. Mogensen, J. Mindemark, T. Bowden, D. Brandell, 富永洋一
    • 学会等名
      第67回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 電解質特性に優れるイオン伝導性高分子・繊維材料の開発2018

    • 著者名/発表者名
      富永洋一
    • 学会等名
      平成30年度繊維学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] エポキシド/二酸化炭素共重合体の電解質特性の及ぼす合成溶媒の効果2018

    • 著者名/発表者名
      富永洋一, 七星里奈子
    • 学会等名
      平成30年度繊維学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 新規環状カーボネートの合成とリチウム電解質特性2018

    • 著者名/発表者名
      富永洋一, 船越由惟子
    • 学会等名
      平成30年度繊維学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 末端修飾ポリエチレンカーボネートの合成とリチウム二次電池の充放電特性2018

    • 著者名/発表者名
      金野ゆきの, 富永洋一
    • 学会等名
      平成30年度繊維学会年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ポリカーボネート型電解質のイオン伝導挙動に及ぼす可塑剤の添加効果2018

    • 著者名/発表者名
      小林 香織, 児玉 秀和, 古川 猛夫, Di Noto Vito, 富永 洋一
    • 学会等名
      第67回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 末端修飾ポリエチレンカーボネート電解質を用いたLi電池の充放電特性2018

    • 著者名/発表者名
      金野ゆきの, 富永洋一
    • 学会等名
      第28回日本MRS年次大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 固体リチウムポリマー電池の高電圧作動を可能にする濃厚系ポリカーボネート電解質2017

    • 著者名/発表者名
      木村謙斗, 富永洋一
    • 学会等名
      平成29年度繊維学会秋季大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 二酸化炭素を反応場とする固体高分子電解質のイオニクス2017

    • 著者名/発表者名
      富永洋一
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ポリ(エチレンカーボネート)/ポリ(トリメチレンカーボネート)ブレンド型濃厚電解質の Liイオン電池特性2017

    • 著者名/発表者名
      李珍光, R. Mogensen, J. Mindemark, T. Bowden, D. Brandell, 富永洋一
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 濃厚系ポリカーボネート電解質の高リチウムイオン伝導メカニズムと優れた電気化学特性2017

    • 著者名/発表者名
      木村謙斗, 富永洋一
    • 学会等名
      第66回高分子討論会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] カーボネート型高分子電解質の誘電緩和挙動2017

    • 著者名/発表者名
      小林香織, 児玉秀和, 古川猛夫, 富永洋一
    • 学会等名
      平成29年度繊維学会年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ポリカーボネート型電解質の誘電緩和挙動に及ぼす高分子構造の影響2017

    • 著者名/発表者名
      小林香織, 児玉秀和, 古川猛夫, 富永洋一
    • 学会等名
      第66回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] ポリ(エチレンカーボネート)/ポリ(トリメチレンカーボネート)ブレンド型型電解質のイオン伝導特性2017

    • 著者名/発表者名
      李珍光, R. Mogensen, J. Mindemark, T. Bowden, D. Brandell, 富永洋一
    • 学会等名
      第66回高分子学会年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] Preparation and Characterization of Polymer Blend-based Concentrated Lithium Electrolytes2017

    • 著者名/発表者名
      Z .G. Li, R. Mogensen, J. Mindemark, T. Bowden, D. Brandell, Y. Tominaga
    • 学会等名
      The 15th Pacific Polymer Conference
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ion transport mechanism of poly(ethylene carbonate)-based electrolytes and implications on battery electrolyte properties2017

    • 著者名/発表者名
      K. Kimura, Y. Tominaga
    • 学会等名
      The 10th International Conference on Advanced Lithium Batteries for Automobile Applications
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Novel polycarbonate-based electrolytes for Li-ion batteries2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Tominaga
    • 学会等名
      International Conference on Sustainable Agriculture, Food and Energy
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ethylene carbonate/ethylene oxide random copolymers for Li-ion conductive electrolytes2017

    • 著者名/発表者名
      Y. Tominaga
    • 学会等名
      International Conference on Frontiers in Materials Processing, Applications Research & Technology
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Ion-conductive mechanism of concentrated poly(ethylene carbonate)-based electrolytes for battery application2017

    • 著者名/発表者名
      K. Kimura, Y. Tominaga
    • 学会等名
      The 21st International Conference on Solid State Ionics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Structural effects on dielectric relaxation behavior of polycarbonate-based electrolytes2017

    • 著者名/発表者名
      K. Kobayashi, H. Kodama, T. Furukawa, Y. Tominaga
    • 学会等名
      The 21st International Conference on Solid State Ionics
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Synthesis of CO2/epoxide copolymers having carbonate side chains for solid polymer electrolytes2016

    • 著者名/発表者名
      G. Kimoto, T. Morioka, Y. Tominaga
    • 学会等名
      The 11th SPSJ International Polymer Conference
    • 発表場所
      Fukuoka Convention Center
    • 年月日
      2016-12-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of polymer structure on dielectric relaxation behavior of polycarbonate-based electrolytes2016

    • 著者名/発表者名
      K. Kobayashi, H. Kodama, T. Furukawa, Y. Tominaga
    • 学会等名
      The 11th SPSJ International Polymer Conference
    • 発表場所
      Fukuoka Convention Center
    • 年月日
      2016-12-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A Poly(ethylene carbonate)/Poly(trimethylene carbonate) Blend Electrolyte for Li-ion Batteries2016

    • 著者名/発表者名
      Z. G. Li, R. Mogensen, J. Mindemark, T. Bowden, D. Brandell, Y. Tominaga
    • 学会等名
      The 8th German-Italian-Japanese Meeting of Electrochemists
    • 発表場所
      Kazusa Arc, Chiba
    • 年月日
      2016-12-03
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Ion-conductive properties of novel polymer electrolytes based on ethylene oxide/ethylene carbonate copolymers2016

    • 著者名/発表者名
      T. Morioka, K. Nakano, Y. Tominaga
    • 学会等名
      PRiME 2016
    • 発表場所
      Hawaii Convention Center
    • 年月日
      2016-10-06
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Novel carbonate-based polymer electrolytes for all-solid-state Li batteries2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Tominaga
    • 学会等名
      PRiME 2016
    • 発表場所
      Hawaii Convention Center
    • 年月日
      2016-10-05
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] カーボネート型高分子電解質の誘電緩和挙動に及ぼすアルキル側鎖の影響2016

    • 著者名/発表者名
      小林香織, 木村謙斗, 児玉秀和, 古川猛夫, 富永洋一
    • 学会等名
      第65回高分子討論会
    • 発表場所
      神奈川大学
    • 年月日
      2016-09-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 主鎖及び側鎖にカーボネート基を有する高分子の合成と電解質としての評価2016

    • 著者名/発表者名
      木元豪太, 森岡孝至, 富永洋 一
    • 学会等名
      第65回高分子討論会
    • 発表場所
      神奈川大学
    • 年月日
      2016-09-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] Ion-conductive properties of poly(ethylene oxide-co-ethylene carbonate)/ Li salt electrolytes2016

    • 著者名/発表者名
      T. Morioka, K. Nakano, Y. Tominaga
    • 学会等名
      XV International Symposium on Polymer Electrolytes
    • 発表場所
      Uppsala Concert & Congress
    • 年月日
      2016-08-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Effect of solvation structure on electrochemical performance of carbonate-based solid polymer electrolytes2016

    • 著者名/発表者名
      K. Kimura, Y. Tominaga
    • 学会等名
      XV International Symposium on Polymer Electrolytes
    • 発表場所
      Uppsala Concert & Congress
    • 年月日
      2016-08-16
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Poly(ethylene carbonate) and its derivatives for solid polymer electrolytes2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Tominaga
    • 学会等名
      XV International Symposium on Polymer Electrolytes
    • 発表場所
      Uppsala Concert & Congress
    • 年月日
      2016-08-15
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Correlation between solvation structure and ion-conductive properties of highly-concentrated poly(ethylene carbonate)-based electrolytes2016

    • 著者名/発表者名
      K. Kimura, Y. Tominaga
    • 学会等名
      18th International Meeting on Lithium Batteries
    • 発表場所
      Hyatt Regency, Chicago
    • 年月日
      2016-06-23
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] カーボネート型濃厚高分子電解質の電気化学特性とイオン溶存状態2016

    • 著者名/発表者名
      木村謙斗, 富永洋一
    • 学会等名
      平成28年度繊維学会年次大会
    • 発表場所
      タワーホール船堀
    • 年月日
      2016-06-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] カーボネート型濃厚高分子電解質のイオン伝導特性に及ぼす溶媒和構造の影響2016

    • 著者名/発表者名
      木村謙斗, 富永洋一
    • 学会等名
      第65回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場
    • 年月日
      2016-05-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 共重合比率の異なるエチレンオキシド/エチレンカー ボネート共重合体のイオン伝導特性2016

    • 著者名/発表者名
      森岡孝至, 中野幸司, 富永洋一
    • 学会等名
      第65回高分子学会年次大会
    • 発表場所
      神戸国際会議場
    • 年月日
      2016-05-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] 次世代蓄電池に貢献するポリマーイオニクス材料の創製2016

    • 著者名/発表者名
      富永洋一
    • 学会等名
      日本ゴム協会2016年年次大会
    • 発表場所
      大宮ソニックシティ
    • 年月日
      2016-05-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [備考] 富永研究室ウェブサイト

    • URL

      http://web.tuat.ac.jp/~tominaga/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] ポリマー/フィラー複合材料: 無機・有機フィラーのハイブリッド化

    • URL

      http://web.tuat.ac.jp/~tominaga/fukugou.html

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [備考] 二酸化炭素/エポキシド共重合体の合成とSPEとしての機能化

    • URL

      http://web.tuat.ac.jp/~tominaga/main/research/1-3_CO2.html

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] 固体電解質および電池2018

    • 発明者名
      森岡孝至, 中野幸司、富永洋一
    • 権利者名
      リンテック株式会社、東京農工大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2018
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 外国
  • [産業財産権] 固体電解質および電池2016

    • 発明者名
      森岡孝至、富永洋一
    • 権利者名
      森岡孝至、富永洋一
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016-07-07
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] 固体電解質および電池2016

    • 発明者名
      森岡孝至、富永洋一
    • 権利者名
      森岡孝至、富永洋一
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016-08-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] 固体電解質および電池2016

    • 発明者名
      森岡孝至、富永洋一
    • 権利者名
      森岡孝至、富永洋一
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016-08-09
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [産業財産権] 固体電解質および電池2016

    • 発明者名
      森岡孝至、中野幸司、富永洋一
    • 権利者名
      森岡孝至、中野幸司、富永洋一
    • 産業財産権種類
      特許
    • 出願年月日
      2016-08-17
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 外国

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公開日: 2016-04-21   更新日: 2020-03-30  

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