競合的な非共有結合の制御による高強度ゲル電解質の創製とリチウム金属電池への応用

• 研究課題/領域番号: 23K26409
• 補助金の研究課題番号: 23H01716 (2023)
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 基金 (2024); 補助金 (2023)
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分26040:構造材料および機能材料関連
• 研究機関: 国立研究開発法人物質・材料研究機構
• 研究代表者: 玉手 亮多 国立研究開発法人物質・材料研究機構, 高分子・バイオ材料研究センター, 独立研究者 (70812759)
• 研究分担者: 西川 慶 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, 主幹研究員 (30457824)
• 研究期間 (年度): 2023-04-01 – 2026-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円); 2025年度: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2024年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円); 2023年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
• キーワード: ゲル電解質 / 非共有結合 / リチウム金属 / 保護被膜 / リチウム二次電池

研究開始時の研究の概要

有機電解液で高分子網目が膨潤したゲル電解質において、水素結合などの非共有結合を利用した高分子ゲル電解質の力学物性が高分子構造のみならず電解液組成により大きく変化することに着想し、高分子・溶媒分子・イオンの間に存在する競合的な非共有結合を制御することで、高い力学機能を有するゲル電解質の設計指針を確立する。
さらに、ゲル電解質をLi金属負極の人工保護被膜に適用し、保護被膜となるゲル電解質層の力学特性とLi金属負極の溶解析出形態の関係を明確化することで、Li金属電池のサイクル特性を向上するゲル電解質の分子設計を提案する。