| 研究課題/領域番号 |
20K15389
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分36020:エネルギー関連化学
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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 |
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)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
中途終了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 水和物溶融体 / イオン液体 / 多価金属電池 / 亜鉛 / 電析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では亜鉛金属を均一に析出溶解させる水和物溶融体を電解液に用いることで、長寿命な亜鉛二次電池を構築することを目的とする。特に注力する点は水和物溶融体中における亜鉛イオン輸送機構、イオンの配位環境と析出溶解挙動の相関関係の理解である。正極には酸素（亜鉛空気電池）及びインサーション型正極材料（亜鉛イオン電池）を用い、これらの反応機構も研究対象とする。本研究の結果は亜鉛二次電池の実現に寄与するのみならず、新規常温溶融塩電解質の開発にも資するものと考えられる。
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| 研究実績の概要 |
高性能な亜鉛空気、亜鉛イオン二次電池の特性を最大限に発揮するため、亜鉛金属を均一に析出溶解させる水系電解液材料を開発し、正極材料の特性と正極における電気化学反応に合わせて、電解液の更なる改良を行った。H30年に開発した塩化亜鉛水和物溶融体をベースに臭化カリウムを添加することで、臭化物イオンと塩化物イオンの酸化還元反応を利用した新規亜鉛二次電池を考案した。正極材料としては大量生産に適する黒鉛電極を用いて、電極反応では可逆的なハロゲン系黒鉛層間化合物が形成されることを確認した。また、複数の酸化還元を活用したことによって、従来の一般的な水系亜鉛二次電池より大容量（257 mAh/g）であり、かつ平均作動電圧が高いこと（1.71 V）を確認した。水系亜鉛二次電池以外に、ナトリウム二次電池、カリウム二次電池及びアルミニウム二次電池用のイオン液体系電解液の開発も行った。イオン液体の優れた電気化学安定性を利用して、ハニカム型層状構造を有する高電圧正極材料及びアルミニウム金属の可逆的酸化還元反応を達成した。
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