高速・高密度電荷貯蔵を可能にするMXene-電解液界面の設計

• 研究課題/領域番号: 24K17757
• 研究種目: 若手研究
• 配分区分: 基金
• 審査区分: 小区分36010:無機物質および無機材料化学関連
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 川合 航右 早稲田大学, スマート社会技術融合研究機構, 次席研究員 (60914950)
• 研究期間 (年度): 2024-04-01 – 2027-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2024年度)
• 配分額: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2026年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2025年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2024年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円)
• キーワード: MXene / リチウムイオン電池 / 固液界面 / 負極 / 二次元材料

研究開始時の研究の概要

リチウムイオン電池を安全かつ高速に作動させるため、短絡の原因となるリチウム金属析出の電位より適度に高い作動電位においてリチウムイオンを高速で挿入・脱離できる負極材料の開発が求められている。これらの要求を満たす新規負極材料として、層状遷移金属炭化物MXeneが研究されている。本研究では、リチウムイオンの溶媒和およびMXene表面への吸着による自由エネルギー変化に着目し、MXene-電解液界面におけるリチウムイオン挿入・脱離のダイナミクスを解明する。また、得られた知見に基づき、エネルギーの高効率貯蔵を可能にするMXene-電解液界面の合理的設計指針を構築する。