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イオン伝導性固体とイオン液体のハイブリッド化による新規固体電解質の創製

研究課題

研究課題/領域番号 21656165
研究種目

挑戦的萌芽研究

配分区分補助金
研究分野 無機材料・物性
研究機関大阪府立大学

研究代表者

林 晃敏  大阪府立大学, 工学研究科, 助教 (10364027)

研究分担者 辰己砂 昌弘 (辰巳砂 昌弘)  大阪府立大学, 工学研究科, 教授 (50137238)
忠永 清治  大阪府立大学, 工学研究科, 准教授 (90244657)
研究期間 (年度) 2009 – 2010
研究課題ステータス 完了 (2010年度)
配分額 *注記
3,100千円 (直接経費: 3,100千円)
2010年度: 1,400千円 (直接経費: 1,400千円)
2009年度: 1,700千円 (直接経費: 1,700千円)
キーワード固体電解質 / ハイブリッド / イオン液体 / 全固体電池 / リチウム電池 / メカノケミストリー
研究概要

本年度は硫化物固体電解質の導電率向上を目的として、メカノケミカル法を用いたLi_2S-P_2S_5系ガラスとイオン液体の複合化について検討した。75Li_2S・25P_2S_5(mol%)ガラスへ様々なイオン液体を添加し、遊星型ボールミル装置を用いたミリング処理を行うことによって電解質を作製した。その結果、1-ethyl-3-methylimidazolium bis(fluorosulfonyl)amide([EMII[FSA])がガラスの導電率向上に効果のあることがわかった。75Li_2S・25P_2S_5(mol%)ガラスへ10mol%の[EMI][FSA]を添加することによって、ガラスの室温導電率が3.8×10^<-4>Scm^<-1>から7.3×10^<-4>Scm^<-1>へと増加した。さらに、あらかじめリチウム塩lithium bis(trifluoromethanesulfonyl)amide Li[TFSA]を溶解しておいた[EMI][FSA]を添加して得られた電解質は、室温で10^<-3>Scm^<-1>以上の導電率を示した。またサイクリックボルタンメトリーより、この電解質は約5Vの電位窓を有することがわかった。ラマン分光測定の結果、作製した電解質中には、出発物質である硫化物ガラスおよびイオン液体の構成イオン種(PS_4^<3->や[EMI]^+、[FSI]^-)が分解せずに存在していることがわかった。一方、[EMI]BF_4を添加して得られた電解質では、母ガラスと比較して導電率が大きく減少し、これはミリング処理によるBF_4^-の分解に起因していると考えられた。以上の結果から、導電率が高く化学的に安定なイオン液体との複合化が、硫化物ガラス電解質の導電率向上に有効であると結論づけた。

報告書

(2件)
  • 2010 実績報告書
  • 2009 実績報告書
  • 研究成果

    (14件)

すべて 2011 2010 2009 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (6件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Characterization of Hybrid Electrolytes Prepared from the Li_2S-P_2S_5 Glasses and Alkanediols2011

    • 著者名/発表者名
      A.Hayashi
    • 雑誌名

      Solid State Ionics

      巻: (印刷中)

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of Solid Electrolytes Prepared from Ionic Glass and Ionic Liquid for All-Solid-State Lithium Batteries2011

    • 著者名/発表者名
      A.Hayashi
    • 雑誌名

      Solid State Ionics

      巻: (印刷中)

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanochemical Synthesis of Li_2S-P_2S_5 Glass Electrolytes with Lithium Salts2010

    • 著者名/発表者名
      K.Minami
    • 雑誌名

      Solid State Ionics

      巻: 181 ページ: 1505-1509

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Characterization of Solid Electrolytes Prepared from Li_2S-P_2S_5 Glass and Ionic Liquids2010

    • 著者名/発表者名
      K.Minami
    • 雑誌名

      J.Electrochem.Soc.

      巻: 157

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mechanochemical Synthesis of Amorphous Solid Electrolytes in the System Li_2O-B_2O_3-[EMI]BF_42009

    • 著者名/発表者名
      A.Hayashi
    • 雑誌名

      Glass Technology : Eur.J.Glass.Sci.Tech.Part A 50

      ページ: 217-220

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] メカノケミカル法による全固体リチウム電池材料の開発2009

    • 著者名/発表者名
      辰巳砂昌弘
    • 雑誌名

      セラミックス 44

      ページ: 808-812

    • NAID

      10026240272

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] All-Solid-State Rechargeable Lithium Batteries with Sulfide Glass-Ceramic Electrolytes2010

    • 著者名/発表者名
      林晃敏
    • 学会等名
      3rd International Congress on Ceramics
    • 発表場所
      大阪国際会議場(大阪府)(招待講演)
    • 年月日
      2010-11-16
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Mechanochemical Synthesis of Lithium Ion Conducting Oxide Glasses with High Li_2O Content2010

    • 著者名/発表者名
      林晃敏
    • 学会等名
      XXII International Congress on Glass
    • 発表場所
      ブラジル・バヒア
    • 年月日
      2010-09-25
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Li_2S-P_2S_5系ガラスとイオン液体から作製した固体電解質のキャラクタリゼーション2010

    • 著者名/発表者名
      林晃敏
    • 学会等名
      第5回日本セラミックス協会関西支部学術講演会
    • 発表場所
      滋賀県立大学(滋賀県)
    • 年月日
      2010-07-16
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] Development of Bulk-Type All-Solid-State Lithium Rechargeable Batteries Using Sulfide Glass-Ceramic Electrolytes2010

    • 著者名/発表者名
      林晃敏
    • 学会等名
      Fourth International Conference on Science and Technology of Advanced Ceramics
    • 発表場所
      メルパルク横浜(神奈川県)(招待講演)
    • 年月日
      2010-06-21
    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [学会発表] ホウ酸リチウムーイミダゾリウム塩系ガラス固体電解質のメカノケミカル合成と特性評価2009

    • 著者名/発表者名
      古澤大輔
    • 学会等名
      第4回日本セラミックス協会関西支部学術講演会
    • 発表場所
      関西大学(大阪府)
    • 年月日
      2009-07-23
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [学会発表] Characterization of Solid Electrolytes Prepared from Ionic Glass and Ionic Liquid for All-Solid-State Lithium Batteries2009

    • 著者名/発表者名
      林晃敏
    • 学会等名
      17th International Conference on Solid State Ionics
    • 発表場所
      カナダ、トロント
    • 年月日
      2009-06-30
    • 関連する報告書
      2009 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.chem.osakafu-u.ac.jp/ohka/ohka2/index.html

    • 関連する報告書
      2010 実績報告書
  • [備考]

    • URL

      http://www.chem.osakafu-u.acjp/ohka/ohka2/index.html

    • 関連する報告書
      2009 実績報告書

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公開日: 2009-04-01   更新日: 2016-04-21  

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