| 研究課題/領域番号 |
21K18835
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分26:材料工学およびその関連分野
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| 研究機関 | 芝浦工業大学 |
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研究代表者 |
石崎 貴裕 芝浦工業大学, 工学部, 教授 (50397486)
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| 研究期間 (年度) |
2021-07-09 – 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 |
6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
2023年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2021年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
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| キーワード | i空気電池 / カーボン系材料 / 触媒 / 深共晶溶媒 / 酸素の酸化還元反応 / Li空気電池 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本課題では、長寿命で高性能なLi空気電池を実現させるために、酸素の酸化還元反応を促進
できるカーボン複合体・酸化物からなる複合触媒材料（正極触媒材料）の合成技術の開発と酸素の酸化反応を促進可能な液体触媒となる深共晶溶媒(Deep Eutectic Solvents; DES)の触媒能発現メカニズムの解明を行う。触媒能を示すDESのイオン伝導性や粘性等の諸特性を計測し、機能発現に寄与する因子を明らかにし、新しいDES触媒を設計する。正極触媒、DES触媒、Redox mediator(RM)触媒を利用し、マルチ触媒のシナジー効果を発現させる最適解を解明し、高性能Li空気電池を創製する。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、異種元素含有ポーラスカーボン系複合材料、酸化物系ナノ粒子、異種元素ドープポーラスカーボン複合体・酸化物系複合触媒材料の合成、触媒機能を有するDESの探索とその特性評価、DES電解液を用いたLi空気電池の構築とその性能評価を行った。N-メチルアセトアミド（NMA）と硝酸リチウム(LiNO3)を用いた深共晶溶媒を作製し、この深共晶溶媒を用いたLi空気電池の性能を評価した。深共晶溶媒を用いた場合の充放電過電圧は、従来の電解液よりも小さくなり、放電電圧は2.7V、充電電圧は3.6Vとなった。この結果から、充電過電圧を大幅に低下できることを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
異種元素ドープカーボン材料と酸化物ナノ粒子の複合材を合成したことにより、酸素の酸化還元反応の両面に対して触媒機能を発現できるようになった。これは、Li空気電池の実用化に向けて前進させる結果である。また、深共晶溶媒をLi空気電池の電解液として使用可能であること、また、深共晶溶媒が充電過電圧を低減できることを明らかにできたことは、Li空気電池の性能を向上させる上で、有意義な知見であると考えられる。
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