| 研究課題/領域番号 |
21H02039
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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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 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
山田 裕貴 大阪大学, 産業科学研究所, 教授 (30598488)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 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 |
17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円)
2023年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2022年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2021年度: 8,580千円 (直接経費: 6,600千円、間接経費: 1,980千円)
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| キーワード | リチウムイオン電池 / 電解液 / エネルギー密度 / 電極電位 / イオン液体 / 電気化学 / 電位 / 電池 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
次世代リチウムイオン電池における電解液の酸化・還元分解を抑制する“熱力学的”新戦略を確立する。電解液中におけるリチウムイオンの配位状態を適切に設計することで、次世代電極の反応電位を自在に制御し、従来必ず起こるとされていた電解液の酸化・還元分解を抑制する。これにより、従来の電解液設計戦略では達成不可能な高効率の可逆充放電を達成し、次世代リチウムイオン電池実現に向けた基盤技術を確立する。
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| 研究成果の概要 |
リチウムイオン電池の高エネルギー密度化に向けて、電解液の耐電圧性（電位窓）の範囲外にある高容量負極や高電位正極を可逆的に作動させるためには、電解液の還元・酸化分解を抑制することが必要である。本研究では、電解液設計によって電極電位を自在に変位させることで、電解液の還元・酸化分解の抑制を目指した。その結果、強配位性アニオン種を用いた電極電位のダウンシフト、イオン液体電解液を用いた電極電位のアップシフトを見いだした。また、イオン液体中における電極電位のアップシフトと相関し、高容量負極の充放電効率が上昇することが確認された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で見いだした電極電位の大幅なアップシフト・ダウンシフトを可能にする電解液設計は、リチウムイオン電池において正極・負極材料の選択肢を大きく拡大するものである。高電位正極や高容量負極の採用が可能となることで、高エネルギー密度のリチウムイオン電池の実現が期待される。それにより、リチウムイオン電池を搭載した電気自動車の航続距離は大きく拡大されることになる。
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