• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2016 年度 実績報告書

多価金属の安全な電解析出を実現する配位型電解液の創製と次世代電池への展開

研究課題

研究課題/領域番号 15K18253
研究機関京都大学

研究代表者

北田 敦  京都大学, 工学研究科, 助教 (30636254)

研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2017-03-31
キーワード多価金属電池 / マグネシウム / アルミニウム / 室温電析 / 電気化学的活性種 / グライム / クラウンエーテル / イオン液体
研究実績の概要

次世代電池負極材料として注目される多価金属を安全に電析できる技術として、揮発性が低くかつ室温において電気化学的活性種を含む電解液を開発した。初年度はマグネシウム電析のための電解液として、マグネシウムアミド塩ーイオン液体ーグライムのモル比1:7:8混合電解液を作製した。このモル比は、適度な流動性と導電率を維持しつつ、マグネシウムカチオン及びイオン液体カチオンが全てグライムによって配位されることで、未配位のフリーグライムをなくし揮発性と酸化耐性をさらに向上させるために考案した。この「グライム配位型電解液」から、室温での金属マグネシウム電析に成功した。また、この電解液中でマグネシウムイオンがグライムに配位された錯カチオンであることを解明した。グライムのない系では、マグネシウムイオンは錯アニオンであり、室温での電気化学的活性が極めて低い。よって、配位構造の適切な変換により電気化学的活性を改善できると結論した。
また初年度は、アルミニウム塩(AlCl3)ーグライムの2元系について電気化学的活性種の有無を調査した。その結果、60°C以下では、グライムの種類によって電気化学的活性種が異なることを明らかにした。ラマン分光測定の結果、いずれの電解液でも同様のアルミニウムーグライム錯カチオンの存在が示唆された。よって、電気化学的活性はグライムの酸素数やアルキル側鎖に大きく影響を受けると結論した。これは、リチウムやマグネシウムでは見られない現象である。
最終年度は、アルミニウム系グライム配位型電解液の作製に一定の成功を見た。このほか、当初の予想を上回る成果として、すべての溶媒を配位させるというコンセプトに基づき、クラウンエーテルと超酸化カリウムからなる「超酸化物イオン液体状態」、及びクラウンエーテルを配位したヒドロニウムイオンを構成カチオンとする「ヒドロニウム溶媒和イオン液体」の発見に至った。

  • 研究成果

    (14件)

すべて 2017 2016 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 謝辞記載あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 6件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] An Ionic Liquid State Composed of Superoxide Radical Anions and Crownether-Coordinated Potassium Cations2017

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Kitada,Daisuke Ishikawa, Kazuhiro Fukami, and Kuniaki Murase
    • 雑誌名

      Journal of The Electrochemical Society

      巻: 164 ページ: H5119-H5123

    • DOI

      10.1149/2.0131708jes

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Electrochemically Active Species in Aluminum Electrodeposition Baths of AlCl3/Glyme Solutions2016

    • 著者名/発表者名
      A. Kitada, K. Nakamura, K. Fukami, K. Murase
    • 雑誌名

      Electrochim. Acta

      巻: 211 ページ: 561-567

    • DOI

      http://doi.org/10.1016/j.electacta.2016.05.063

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] An Ionic Liquid Consisting of Crown Ether-Coordinated Hydronium Cation and Amide Anion2016

    • 著者名/発表者名
      S. Takeoka, A. Kitada, K. Fukami, and K. Murase
    • 雑誌名

      ECS Transactions

      巻: 75 ページ: 239-244

    • DOI

      10.1149/07515.0239ecst

    • 謝辞記載あり
  • [学会発表] Additive-Free Smooth Electrodeposition of Cadmium from Concentrated Aqueous Solution Containing An Amide2017

    • 著者名/発表者名
      Shota Inoguchi, Atsushi Kitada, Kazuhiro Fukami, Kuniaki Murase
    • 学会等名
      Kyoto International Forum for Environment and Energy
    • 発表場所
      同志社大学今出川キャンパス
    • 年月日
      2017-03-09 – 2017-03-09
    • 国際学会
  • [学会発表] 濃厚水溶液からの金属カドミウム電析2016

    • 著者名/発表者名
      井口翔太,北田敦,深見一弘,邑瀬邦明
    • 学会等名
      関西電気化学研究会
    • 発表場所
      大阪府立大学中百舌鳥キャンパス
    • 年月日
      2016-12-10 – 2016-12-10
  • [学会発表] クラウンエーテル包摂ヒドロニウムをカチオンとする酸性イオン液体 An Acidic Ionic Liquid Using A Crownether Coordinated Hydronium Cation2016

    • 著者名/発表者名
      竹岡 駿、北田 敦、深見 一弘、邑瀬 邦明
    • 学会等名
      イオン液体研究会
    • 発表場所
      金沢市文化ホール
    • 年月日
      2016-11-25 – 2016-11-25
  • [学会発表] 包摂ヒドロニウムをカチオンとする酸性イオン液体 An Acidic Ionic Liquid Using Coordinated Hydronium as Cations2016

    • 著者名/発表者名
      北田 敦、竹岡 駿、深見 一弘、邑瀬 邦明
    • 学会等名
      イオン液体研究会
    • 発表場所
      金沢市文化ホール
    • 年月日
      2016-11-24 – 2016-11-24
  • [学会発表] Effect of Supporting Electrolytes on AlCl3/Diglyme Aluminum Electrodeposition Bath2016

    • 著者名/発表者名
      Yukiya Kato, Atsushi Kitada, Kazuhiro Fukami, Kuniaki Murase
    • 学会等名
      PRiME 2016
    • 発表場所
      Honolulu, Hawaii, USA
    • 年月日
      2016-10-05 – 2016-10-05
    • 国際学会
  • [学会発表] Ionic Liquids Consisting of Crown Ether-coodinated Hydronium Cation and Amide Anion2016

    • 著者名/発表者名
      Shun Takeoka, Atsushi Kitada, Kazuhiro Fukami, Kuniaki Murase
    • 学会等名
      PRiME 2016
    • 発表場所
      Honolulu, Hawaii, USA
    • 年月日
      2016-10-04 – 2016-10-04
    • 国際学会
  • [学会発表] An Ionic Liquid Consisting of Hydronium Cation Encapsulated by Crown Ether and An Amide Anion2016

    • 著者名/発表者名
      Shun Takeoka, Atsushi Kitada, Kazuhiro Fukami, Kuniaki Murase
    • 学会等名
      GDCh Electrochemistry 2016
    • 発表場所
      Goslar
    • 年月日
      2016-09-26 – 2016-09-26
    • 国際学会
  • [学会発表] Room Temperature Electrodeposition of Metallic Magnesium and Aluminum using Glyme-Based Electrolytes2016

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Kitada, Kazuhiro Fukami, Kuniaki Murase
    • 学会等名
      GDCh Electrochemistry 2016
    • 発表場所
      Goslar
    • 年月日
      2016-09-26 – 2016-09-26
    • 国際学会
  • [学会発表] グライム類を用いた室温アルミニウム電析浴における電気化学的活性種2016

    • 著者名/発表者名
      加藤有紀也、中村佳、北田敦、深見一弘、邑瀬邦明
    • 学会等名
      表面技術協会第134回講演大会
    • 発表場所
      東北大学
    • 年月日
      2016-09-01 – 2016-09-01
    • 国際学会
  • [図書] 電池技術2016

    • 著者名/発表者名
      北田 敦、邑瀬邦明
    • 総ページ数
      10
    • 出版者
      難揮発性電解液を用いた金属アルミニウムまたは金属マグネシウムの室温電析
  • [備考] 京都大学/材質制御学研究室/北田敦

    • URL

      http://www.echem.mtl.kyoto-u.ac.jp/index_kitada.html

URL: 

公開日: 2018-01-16  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi