イオン液体の物性を活かした次世代蓄電池の構築

• 研究課題/領域番号: 24750192
• 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: 一般財団法人電力中央研究所
• 研究代表者: 関 志朗 一般財団法人電力中央研究所, 材料科学研究所, 主任研究員 (70371325)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円); 2014年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2013年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2012年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: 電池 / イオン液体 / リチウム / キャパシタ / 革新電池 / リチウム二次電池 / 電解質 / 革新型電池 / リチウム電池 / 次世代電池

研究成果の概要

研究予定に従い、3カ年度の研究を遂行した。以下の知見が得られた。① イオン液体（IL）の物理化学的性質の一般化：トリアルキルアンモニウム系ILの静的特性・輸送特性に関する学術論文の投稿・公開（J.Phys.Chem.B誌）、混合ILの物理化学特性。② ILのLi二次電池用電解質としての高性能化実証：ECS Electrochemistry Lettersとして報告し、Li-S電池への展開・ハイブリッドキャパシタへの展開も行えた。③ 次世代エネルギー変換・貯蔵デバイスへの進化：各種金属カチオン系、各種アニオン系の諸物性の系統的把握に成功した。

研究成果

• [雑誌論文] Structures of [Li(glyme)]+ complexes and their interactions with anions in equimolar mixtures of glymes and Li[TFSA]: analysis by molecular dynamics simulations (2015)
  • 著者名/発表者名: S. Tsuzuki, W. Shinoda, M. Matsugami, Y. Umebayashi, K. Ueno, T. Mandai, S. Seki, K. Dokko, M. Watanabe
  • 雑誌名: Physical Chemistry Chemical Physics 巻: 17 号: 1 ページ: 126-129
  • DOI: 10.1039/c4cp04718d
  • 査読あり
• [雑誌論文] Static and Transport Properties of Alkyltrimethylammonium Cation-Based Room-Temperature Ionic Liquids (2014)
  • 著者名/発表者名: Shiro Seki, Seiji Tsuzuki, Kikuko Hayamizu, Nobuyuki Serizawa, Shimpei Ono, Katsuhito Takei, Hiroyuki Doi, and Yasuhiro Umebayashi
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B. 巻: 118 号: 17 ページ: 4590-4599
  • DOI: 10.1021/jp500123q
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Transport and electrochemical properties of three quaternary ammonium ionic liquids and lithium salts doping effects studied by NMR spectroscopy (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Hayamizu,* S. Tsuzuki, S. Seki
  • 雑誌名: Journal of Chemical Engineering Data 巻: 59 号: 6 ページ: 1944-1954
  • DOI: 10.1021/je500065k
  • 査読あり
• [雑誌論文] High-Energy X-ray Diffraction and MD Simulation Study on the Ion-Ion Interactions in 1-Ethyl-3-methylimidazolium Bis(fluorosulfonyl)amide (2014)
  • 著者名/発表者名: Kenta Fujii, Shiro Seki, Koji Ohara, Yasuo Kameda, Hiroyuki Doi, Soshi Saito and Yasuhiro Umebayashi
  • 雑誌名: J. Solution Chem. 巻: 43 号: 9-10 ページ: 1655-1668
  • DOI: 10.1007/s10953-014-0234-8
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Charge/discharge performances of glymeelithium salt equimolar complex electrolyte for lithium secondary batteries (2013)
  • 著者名/発表者名: Shiro Seki, Nobuyuki Serizawa, Katsuhito Takei, Kaoru Dokko, Masayoshi Watanabe
  • 雑誌名: Journal of Power Sources 巻: 243 ページ: 323-327
  • DOI: 10.1016/j.jpowsour.2013.06.005
  • 査読あり
• [雑誌論文] EQCM Measurement of Deposition and Dissolution of Lithium in Glyme-Li Salt Molten Complex (2013)
  • 著者名/発表者名: Nobuyuki Serizawa, Shiro Seki, Katsuhito Takei, Hajime Miyashiro, Kazuki Yoshida, Kazuhide Ueno, Naoki Tachikawa, Koru Dokko, Masayoshi Watanabe, Takashi Miura
  • 雑誌名: J. Electrochem. Soc. 巻: 160 号: 9 ページ: A1529-A1533
  • DOI: 10.1149/2.085309jes
  • 査読あり
• [雑誌論文] Solvate Ionic Liquid Electrolyte for Li-S Batteries (2013)
  • 著者名/発表者名: Kaoru Dokko, Naoki Tachikawa, Kento Yamauchi, Mizuho Tsuchiya, Azusa Yamazaki, Eriko Takashima, Jun-Woo Park, Kazuhide Ueno, Shiro Seki, Nobuyuki Serizawa, Masayoshi Watanabe
  • 雑誌名: J. Electrochem. Soc. 巻: 160 号: 8 ページ: A1304-A1310
  • DOI: 10.1149/2.111308jes
  • 査読あり
• [雑誌論文] K.; Umebayashi, Y. (9) et al. (9) Collective dynamics of room-temperature ionic liquids and their Li ion solutions studied by high-resolution inelastic X-ray scattering (2013)
  • 著者名/発表者名: Fujii, K.; Umebayashi, Y. (9) et al. (9)
  • 雑誌名: J. Chem. Phys 巻: 138(15) 号: 15 ページ: 151101-151101
  • DOI: 10.1063/1.4802768
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intermolecular Interactions in Li+-glyme and Li+-glyme-TFSA- complexes: Relatioship with Physicochemical Properties of [Li(glyme)][TFSA] Ionic Liquids (2013)
  • 著者名/発表者名: Seiji Tsuzuki, Wataru Shinoda, Shiro Seki, Yasuhiro Umebayashi, Kazuki Yoshida, Kaoru Dokko, Masayoshi WatanabeSeiji Tsuzuki, Wataru Shinoda, Shiro Seki, Yasuhiro Umebayashi, Kazuki Yoshida, Kaoru Dokko, Masayoshi Watanabe
  • 雑誌名: ChemPhysChem, 巻: 14 号: 9 ページ: 1993-2012
  • DOI: 10.1002/cphc.201200843
  • 査読あり
• [雑誌論文] Unusual Li+ Ion Solvation Structure in Bis(fluorosulfonyl)amide Based Ionic Liquid (2013)
  • 著者名/発表者名: Kenta Fujii, Hiroshi Hamano, Hiroyuki Doi, Xuedan Song, Seiji Tsuzuki, Kikuko Hayamizu, Shiro Seki, Yasuo Kameda, Kaoru Dokko, Masayoshi Watanabe, Yasuhiro Umebayashih
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. C 巻: 117 号: 38 ページ: 19314-19324
  • DOI: 10.1021/jp4053264
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physicochemical and electrochemical properties of 1-ethyl-3-methylimidazolium tris(pentafluoroethyl)trifluorophosphate and 1-ethyl-3-methylimidazolium tetracyanoborate (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Seki, N. Serizawa, K. Hayamizu, S. Tsuzuki, Y. Umebayashi, K. Takei, H. Miyashiro
  • 雑誌名: Journal of The Electrochemical Society 巻: 159 号: 7 ページ: A967-A971
  • DOI: 10.1149/2.032207jes
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comprehensive property of refractive index for room-temperature ionic liquids (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Seki, S. Tsuzuki, K. Hayamizu, Y. Umebayashi, N. Serizawa, K. Takei, H. Miyashiro
  • 雑誌名: Journal of Chemical Engineering Data 巻: 57 号: 8 ページ: 2211-2216
  • DOI: 10.1021/je201289w
  • 査読あり
• [雑誌論文] Imidazolium-based room-temperature ionic liquid for lithium secondary batteries - relationships between lithium salt concentration and battery performance characteristics (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Seki, Y. Ohno, Y. Mita, N. Serizawa, K. Takei, H. Miyashiro
  • 雑誌名: ECS Electrochemistry Letters 巻: 1 号: 3 ページ: A173-A173
  • DOI: 10.1149/1.2426871
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effects of Lithium Salts on Shear Relaxation Spectra of Pyrrolidinium-Based Ionic Liquids (2012)
  • 著者名/発表者名: Yamaguchi, Tsuyoshi; Mikawa, Ken-ichi; Koda, Shinobu; Serizawa, Nobuyuki; Seki, Shiro; Fujii, Kenta; Umebayashi, Yasuhiro
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. B 巻: 116 号: 24 ページ: 7322-7327
  • DOI: 10.1021/jp3032308
  • 査読あり
• [雑誌論文] Optically pumped amplified spontaneous emission in an ionic liquid-based polymer light-emitting electrochemical cell (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomo Sakanoue
  • 雑誌名: Applied Physics Letters 巻: 100 号: 26 ページ: 263301-263301
  • DOI: 10.1063/1.4730948
  • 査読あり
• [雑誌論文] Multinuclear NMR studies on translational and rotational motion for two ionic liquids composed of BF4 anion (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Hayamizu, S. Tsuzuki, S. Seki, Y. Umebayashi
  • 雑誌名: The Journal of Physical Chemistry B 巻: 116 号: 36 ページ: 11284-11291
  • DOI: 10.1021/jp306146s
• [学会発表] イオン液体を用いた電気化学デバイスの研究・開発 (2014)
  • 著者名/発表者名: 関 志朗
  • 学会等名: 2014年電子情報通信学会 有機エレクトロニクス研究会
  • 発表場所: 機械振興会館
  • 年月日: 2014-12-19
  • 招待講演
• [学会発表] 正極と電解質界面のインピーダンス特性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 関 志朗
  • 学会等名: 2014年電気化学会関東支部セミナー
  • 発表場所: 東陽テクニカ 本社
  • 年月日: 2014-11-28
  • 招待講演
• [学会発表] カチオン、アニオンの異なる金属塩を溶解した電解液の物性検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 関志朗他
  • 学会等名: 第55回電池討論会
  • 発表場所: 国立京都国際会館
  • 年月日: 2014-11-19
• [学会発表] 1価又は2価の次世代蓄電池用電解液の物性の多角的評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 関志朗他
  • 学会等名: 第37回溶液化学シンポジウム
  • 発表場所: 佐賀県立男女共同参画センター
  • 年月日: 2014-11-13
• [学会発表] リチウムイオン電池の現状と今後（イオン液体を使用した次世代型リチウムイオン電池） (2014)
  • 著者名/発表者名: 関 志朗
  • 学会等名: 高槻市・高槻商工会議所産学公広域連携事業／平成26年度グリーンイノベーション研究会
  • 発表場所: 高槻商工会議所
  • 年月日: 2014-11-07
  • 招待講演
• [学会発表] STATIC AND TRANSPORT PROPERTIES OF IONIC LIQUIDS AND THEIR BINARY MIXTURES (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Seki他
  • 学会等名: EUCHEM2014（Molten Salts and Ionic Liquids XXV）
  • 発表場所: エストニア タリン市
  • 年月日: 2014-07-10
• [学会発表] アルキルトリメチルアンモニウムカチオン系イオン液体における静的・動的物性の検討
  • 著者名/発表者名: 関、芹澤、小野、竹井、都築、早水、土井、梅林
  • 学会等名: 第7回分子科学討論会
  • 発表場所: 京都テルサ
• [学会発表] イオン液体の静的・輸送的物性、及び二成分混合時の特性把握
  • 著者名/発表者名: 関、芹澤、小野、竹井、都築、早水、土井、梅林
  • 学会等名: 第36回溶液化学シンポジウム
  • 発表場所: 北海道大学
• [学会発表] ELECTROCHEMICAL PROPERTIES OF IONIC LIQUIDS AND RELATED MATERIALS AND ITS APPLICATION FOR LITHIUM BATTERIES
  • 著者名/発表者名: 関
  • 学会等名: 7th Asian Conference on Electrochemical Power Sources (ACEPS-7)
  • 発表場所: Senri Life Science Center
  • 招待講演
• [学会発表] 種々のカチオン（Li,Na,Mg,Ca）金属塩を溶解させた電解液の物性検討
  • 著者名/発表者名: 関、竹井、早水、都築、齊藤、梅林
  • 学会等名: 電気化学会第81回大会
  • 発表場所: 関西大学千里山キャンパス
• [学会発表] 高性能な蓄電池実現に向けた研究・開発
  • 著者名/発表者名: 関 志朗
  • 学会等名: 電気化学会関東支部 第30回夏の学校
  • 発表場所: 八王子セミナーハウス（東京都）
  • 招待講演
• [学会発表] 混合イオン液体の物理化学的性質
  • 著者名/発表者名: 関 志朗、芹澤 信幸、竹井 勝仁、都築 誠二、早水 紀久子、梅林 泰宏
  • 学会等名: 第三回イオン液体討論会
  • 発表場所: 沖縄県男女共同参画センター
• [図書] イオン液体研究会サーキュラ―No.3 (2014)
  • 著者名/発表者名: 関志朗
  • 総ページ数: 2
  • 出版者: イオン液体研究会
• [図書] 化学工業 (2013)
  • 著者名/発表者名: 関 志朗、芹澤 信幸、小野 新平
  • 出版者: 化学工業社