| 研究課題/領域番号 |
22KF0115
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| 補助金の研究課題番号 |
22F22340 (2022)
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| 研究種目 |
特別研究員奨励費
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| 配分区分 | 基金 (2023)
補助金 (2022) |
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| 応募区分 | 外国 |
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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 | 東京大学 |
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研究代表者 |
山田 淳夫 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30359690)
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| 研究分担者 |
HARKS PETRUS 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 外国人特別研究員
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| 研究期間 (年度) |
2023-03-08 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
2,900千円 (直接経費: 2,900千円)
2024年度: 700千円 (直接経費: 700千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,300千円)
2022年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
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| キーワード | Li-ion batteries / Li-metal batteries / Anode-free batteries / LiPF6, / weak solvation / Metallic lithium / LiPF6 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
低炭素社会を実現していくうえで、エネルギーデバイスとしての蓄電池に注目が集まっているが、現行電池材料にはフッ素化合物が用いられている。特に人工的に作られた有機フッ素化合物(PFAS)は近年有害性が指摘されており、今後使用量の増大が確実な蓄電池においては、低フッ素化がキーワードとなりつつある。
本研究は、電池研究において従来必須元素と目されてきたフッ素を、環境負荷の観点からその低減を図りつつ電池性能を追究する。研究期間内においては、特に電解液材料の探索を行う。
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| 研究実績の概要 |
Current achievements are the elucidation of fundamental aspects of weakly solvating LiPF6 electrolytes and the subsequent development of new, high performing electrolytes. This includes 1.) understanding the implication of the chemical instability of LiPF6 and consequent requirements for the battery cell configuration for this new class of electrolytes. 2.) The principles behind resistance to LiPF6-induced polymerization of ether solvents, obtained through density functional calculation. 3.) The influence of the ether solvents on the solvation structure of Li+, computed by molecular dynamics calculations. These insights open up a new avenue for the development of commercially viable electrolytes for next generation batteries based on Li-metal anodes.
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
As planned, at this stage most of the experimental work is complete. That is, new electrolytes with enhanced performance have been successfully developed, and were fully characterized (cycling performance in battery cells, ionic conductivity, viscosity etc). Current work focusses on getting a better understanding of the solid electrolyte interphase formation on the Li electrode, as this mechanism is still largely unknown for LiPF6 electrolytes. This includes chemical analysis of the interphase on the Li-anode and calculations on the solvation structures of the electrolytes.
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| 今後の研究の推進方策 |
Current plans involve the finalization of experiments and manuscript preparation to deliver the goals of the project in a timely matter. The last experiments focus on the characterization of the interphase of the Li-anode after cycling in the new electrolytes. The chemical composition will be measured by x-ray absorption spectroscopy and the surface morphology will be studied with scanning electron microcopy. Furthermore, additional Raman spectroscopy measurements on the electrolytes will be performed to further validate and optimize the molecular dynamics and density functional theory calculations.
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