多価カチオン含有電解液中におけるリチウムイオン電池用黒鉛負極の基礎研究

• 研究課題/領域番号: 24750182
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 機能材料・デバイス
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 福塚 友和 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (90332965)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2013年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2012年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円)
• キーワード: リチウムイオン電池 / 電解液 / 溶媒和構造

研究概要

リチウムイオン電池の有機電解液中の溶媒和リチウムイオンの構造に焦点を当てた。ルイス酸性の異なるカチオンを添加することで溶媒和リチウムイオンの構造を制御し、黒鉛へのリチウムイオン挿入反応の可否を調べた。リチウム塩を溶解した炭酸プロピレンに種々の濃度でカルシウム塩を加えた結果、電解液中のLiに対するCaの存在量が1.1倍以上になると、黒鉛負極へのリチウムイオン挿入脱離が可逆に起こることを見出した。また、溶媒をジメチルスルホキシドとしてラマン分光測定により溶媒和リチウムイオンの構造を調べた。さらに実用電解液を想定して、低粘性溶媒である炭酸ジメチルの添加による粘性低下を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Electrochemical Preparation of a Lithium-Graphite-Intercalation Compound in a Dimethyl Sulfoxide-based Electrolyte Containing Calcium Ions (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Takeuchi, T. Fukutsuka, K. Miyazaki, and T. Abe
  • 雑誌名: Carbon 巻: 57 ページ: 232-238
  • DOI: 10.1016/j.carbon.2013.01.068
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrochemical Lithium Ions Intercalation into Graphite Electrode in Propylene Carbonate-Based Electrolyte with Dimethyl Carbonate and Calcium Salt (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Takeuchi, T. Fukutsuka, K. Miyazaki, and T. Abe
  • 雑誌名: Journal of Power Sources 巻: 238 ページ: 65-68
  • DOI: 10.1016/j.jpowsour.2013.02.084
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrochemical Intercalation/De-Intercalation of Lithium Ions at Graphite Negative Electrode in TMP-Based Electrolyte Solution (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Takeuchi, S. Yano, T. Fukutsuka, K. Miyazaki, and T. Abe
  • 雑誌名: Journal of the Electrochemical Society 巻: 159(12) 号: 12 ページ: A2089-A2091
  • DOI: 10.1149/2.002301jes
  • 査読あり
• [学会発表] マグネシウム塩含有イオン液体の電気化学挙動 (2014)
  • 著者名/発表者名: 永田真悟,宮崎晃平,福塚友和,安部武志
  • 学会等名: 電気化学会第81回大会
  • 発表場所: 関西大学
• [学会発表] マグネシウム塩含有イオン液体の電気化学的挙動 (2014)
  • 著者名/発表者名: 永田真悟, 宮崎晃平, 福塚友和, 安部武志
  • 学会等名: 電気化学会第81回大会
  • 発表場所: 関西大学
• [学会発表] Lithium-Ion Intercalation into Graphite Electrode in Bivalent Ions-Containing Propylene Carbonate (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Takeuchi, F. Sagane, K. Miyazaki, T. Fukutsuka, and T. Abe
  • 学会等名: Carbon2012
  • 発表場所: クラクフ(ポーランド)
• [学会発表] Electrochemical Intercalation of Lithium-Ion in Propylene Carbonate Based Electrolytes―Effect of Addition of Bivalent-Ions― (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Takeuchi, F. Sagane, K. Miyazaki, T. Fukutsuka, and T. Abe
  • 学会等名: PRiME2012
  • 発表場所: ハワイ(アメリカ)
• [学会発表] カルシウムイオン含有電解液中における黒鉛電極の電気化学特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 竹内紗綾,福塚友和,宮崎晃平,安部武志
  • 学会等名: 第39回炭素材料学会年会
  • 発表場所: 長野市生涯学習センター
• [学会発表] Lithium-Ion Intercalation into Graphite Electrode in Bivalent Ions-Containing Propylene Carbonate (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Takeuchi, F. Sagane, K. Miyazaki, T. Fukutsuka, and T. Abe
  • 学会等名: Carbon2012
  • 発表場所: クラクフ（ポーランド）
• [学会発表] Electrochemical Intercalation of Lithium-Ion in Propylene Carbonate Based Electrolytes ― Effect of Addition of Bivalent-Ions ― (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Takeuchi, F. Sagane, K. Miyazaki, T. Fukutsuka, and T. Abe
  • 学会等名: PRiME2012
  • 発表場所: ハワイ（アメリカ）