| 研究課題/領域番号 |
22K14759
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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 | 東京農工大学 |
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研究代表者 |
近岡 優 東京農工大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (00908626)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 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)
2023年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2022年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
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| キーワード | 電解液 / Mg2+電池 / 溶液構造 / ポストリチウム電池 / ポストLi+電池 / 多価イオン電池 / 溶液構造解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ポストLi+電池の開発が求められる中、高エネルギー密度・高安全性が期待できるMg2+電池の実用化に注目が集まる。しかし、Mg2+電池はキャリアイオンの強い相互作用によって室温での高速充放電(1時間)が困難であり、実用化に向けては大きな障壁がある。これに対し本研究では、反応キャリアイオンとは異なるイオン種を混合した「異種イオン混合型電解液」を開発することで課題解決を目指す。本研究により、異種イオン混合のアプローチが電解液設計に及ぼす影響を体系的な学理として構築することが期待できる。
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| 研究成果の概要 |
本研究では、資源性の高いポストLi+電池に着目し、室温下での高速充放電(2時間程度)を可能とするMg2+電池の創製に向けた新規異種イオン混合型電解液の開発を目指した。特に、「キャリアイオン種(Mg2+)とは異なるイオン種を混合した異種イオン混合型電解液」として、4級アンモニウム塩(SBPBF4)を混合した電解液設計に着目した。その結果、BF4アニオンを用いた異種イオン混合型電解液では、他のアニオン (PF6やTFSA)を混合した系よりも正極反応速度が向上し、充放電時間を従来系の20時間から2時間程度まで短縮することに成功した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究により、ポストリチウムイオン電池として期待されるMg2+電池の正極反応を高速化する電解液設計が開拓され、実用化に向けた基盤が構築されたと考える。また、開発した異種イオン混合型電解液は他のポストLi+電池(Ca2+, Al3+等)においても同様に性能が向上する傾向を見出しつつあり、社会的・学術的な波及効果が大きいと考える。さらに、これまで体系的に理解されていなかった電解液のアニオン種と正極反応速度の関連性を解明する足掛かりとして、本研究がその理論構築の一助になることが期待される。
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