| 研究課題/領域番号 |
21K05263
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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 | 国立研究開発法人物質・材料研究機構 |
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研究代表者 |
万代 俊彦 国立研究開発法人物質・材料研究機構, エネルギー・環境材料研究センター, 主任研究員 (20810592)
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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 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
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| キーワード | 蓄電池 / 電解液 / アルカリ金属 / 還元安定性 / アート錯体 / 立体構造 / リチウム / ナトリウム / アニオン / 安定性 / 還元 / 酸化 / アルカリ金属電池 / 電解質 / 分解 / 電析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、構造設計の自由度が高いボレート系およびアルミネート系電解質を題材に、アニオンおよび置換基の化学構造から導き出される定量的な物理量と電気化学的安定性を関連付けることで、アニオンの安定性を支配する制御因子を究明する。さらに少電解質量かつ高利用率条件という、実電池動作に則した環境下における開発電解質の特性・界面挙動を重点的に評価し、電池動作におけるその設計コンセプトの妥当性を検証する。金属負極に対する還元耐性と一定水準の耐酸化性を両立する電解質アニオンの設計指針を確立し、電池の高エネルギー密度化に不可欠な金属負極の安定動作を可能とする電解質系を提案する。
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| 研究成果の概要 |
金属そのものを負極活物質とした金属電池は、現行のリチウムイオン電池を凌駕するエネルギー密度を達成可能であり、実現が特に望まれる次世代蓄電池である。本研究では、還元力の強い金属負極であるLiおよびNaに焦点を当て、電池反応を高効率化する安定電解液の設計指針を確立することを目的とした。構造設計自由度の高いアート錯体系電解質塩をモデルケースに化学構造-電気化学特性相関を系統的に評価し、適度な分岐構造やフッ素置換により電解質塩の解離性を制御することが、要求性能を満たす電解液創出において重要な指針であることを明らかとした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究では、従来の電解液研究で取られてきた電解質分解を前提とした方法論とは根本的なコンセプトを異にし、金属負極に対して化学的に安定な電解液を開発するための設計指針を提案した。本指針に基づけば、広大な探索空間を低次元化することができ、有望材料の探索加速が期待できる。また本研究を通して得られた知見は、社会的にも切望されている高性能な次世代金属電池の実現に真に資する電解質材料を設計開発する上で、重要な指針を提示するものである。
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