| 研究課題/領域番号 |
21K14731
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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 |
前吉 雄太 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 (10880700)
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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 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
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: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
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| キーワード | 高分子 / 電解質 / 電気化学 / 金属リチウム二次電池 / 金属リチウム負極 / リチウム塩高濃度ゲル電解質 / 二次電池 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
金属リチウムは、二次電池の高エネルギー密度化を実現する究極の高容量負極材料である。しかし、金属リチウム表面で従来の電解液が還元分解されて形成される被膜が不安定であることに起因して、充電時にリチウムが針状に析出する。これが原因で、充放電効率が低く、寿命が短いことが問題となっている。本研究では、リチウム塩高濃度電解液と高分子膜を組み合わせることで、優れたリチウムイオン輸送特性と安定性を兼ね備える被膜を開発し、金属リチウム負極の平滑な析出と高効率・長寿命化を目指す。
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| 研究成果の概要 |
金属リチウム負極を用いた高エネルギー密度二次電池の実現に向けて、金属リチウム負極の被膜の開発を行った。被膜形成物質としてリチウム塩、溶媒分子、高分子の組合せを検討したところ、スルホニルアミド系リチウム塩高濃度電解液とフッ素系ポリマーから成るゲル電解質膜が金属リチウム表面に低抵抗で安定な被膜を形成することを見出した。この被膜により、金属リチウム負極ならびに金属リチウム二次電池の高効率・長寿命化を実現した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究で開発したゲル電解質膜および低抵抗かつ安定な被膜は、金属リチウム負極の密な析出形態と高効率・長寿命化を実現するとともに、正極から溶出した遷移金属の負極上への堆積を抑制する効果も発現した。これらの機能は金属Li二次電池の実用化に向けて重要なものである。本研究は実電池における金属リチウム負極の高性能化に向けた界面設計指針を与えるものであり、得られた成果は金属リチウム負極を用いた高エネルギー密度電池の研究開発に有用なものである。
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