| 研究課題/領域番号 |
20K05144
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分26040:構造材料および機能材料関連
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
窪田 啓吾 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 主任研究員 (40586559)
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| 研究分担者 |
陳 致堯 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 産総研特別研究員 (20773435)
松本 一彦 京都大学, エネルギー科学研究科, 准教授 (30574016)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2020年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
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| キーワード | 電解質 / イオン液体 / 金属イオン電池 / カリウムイオン電池 / 溶融塩 / 電池 / 二次電池 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では蓄電池として既に実用化されているリチウムイオン電池、およびポストリチウムイオン電池として注目されている各種金属カチオン電池において、溶媒を用いず電解質塩のみで構成される電解質を開発する。これは溶融塩として難燃性・低揮発性であることに加え、従来の電解液には必ず付随する溶媒由来の短所を持たず、さらに溶媒に薄められないことで電極間移動イオンの濃度が極限まで高く、高速充放電に対応した優れた性能が期待できる。さらに電解質塩に注目して行う本研究の成果を基盤として、電解液の特性と電解液の構成要素である電解質塩と溶媒それぞれの寄与を明らかにし、電解質全般の開発に貢献する。
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| 研究成果の概要 |
本研究は溶媒を用いず電解質塩のみからなる電解質の開発である。これは溶媒を用いる大多数の電解液と異なり溶媒の影響を受けず、またシャトルイオン濃度が極限に高い。最初の対象となる金属カチオン電池にはリチウムイオン電池より資源量が豊富で低コストなカリウムイオン電池を選択した。本研究の最大の課題である作動温度の低減に取り組み、カリウム塩のみで構成された電解質を探索し、最終的には50℃付近で液体になる電解質を調整した。このカリウム塩のみからなる電解質は高い熱安定性、高い電解科学的安定性、極限に高い限界電流値、炭素負極に対して安定な容量を示した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
溶媒を用いず、電解質塩のみで構成される電解質の開発は、これまで電解質には溶媒が不可欠であるという暗黙の前提を覆すものである。溶媒は通常電解質として機能させるために必須であるが、同時に溶媒由来のデメリットも電解質に付帯させてしまう。本研究はこれらの付随要素を除き必要十分な要素のみの電解質の機能を明らかにした。これは電解質の研究全般においてすべての物性情報の基盤となりうるものである。また、近年盛んである高濃度電解液の研究分野においても、溶媒を一切用いないこれらはそのハイエンドに位置する。現時点でこのカテゴリーに類する研究は、申請者ら以外ではなされていない。
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