電気化学デバイス用イオン液体の機能発現に関する研究

2009 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 17073013
• 研究種目: 特定領域研究
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 理工系
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 萩原 理加 京都大学, 大学院・エネルギー科学研究科, 教授 (30237911)
• 研究分担者: 野平 俊之 京都大学, 大学院・エネルギー科学研究科, 准教授 (00303876)
• 連携研究者: 宇井 幸一 岩手大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (60360161)
• 研究期間 (年度): 2005 – 2009
• キーワード: イオン液体 / 溶融塩 / 電気化学 / イオン導電性 / 粘性率 / 燃料電池 / キャパシタ / リチウム電池

研究概要

本研究により液体状態で不揮発性のフルオロハイドロジェネート塩を与えるカチオンがアンモニウム塩を中心に数多く見つかり、これらを電解質に応用した電気化学キャパシタは低温を含めた広い温度範囲で高容量を示した。またこの塩は中温無加湿作動型燃料電池用電解質として使用できることが実証された。混合アルカリTFSA溶融塩を用いたLi/LiFePO_4電池は170 o℃の運転温度で非常に高いサイクル安定性ならびに放電容量を示した。NaTFSA-CsTFSA二元系溶融塩を用いたNa/NaCrO_2電池では、ほぼ一段の平坦部が現れる充放電曲線を示した。

研究成果

• [雑誌論文] A new series of ionic liquids based on the difluorophosphate anion (2009)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Matsumoto, Rika Hagiwara
  • 雑誌名: Inorganic Chemistry 48 ページ: 7350-7358
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrochemical properties of alkali bis(trifluoromethylsulfonyl)amides and their eutectic mixtures (2009)
  • 著者名/発表者名: Keigo Kubota, Kenichiro Tamaki, Toshiyuki Nohira, Takuya Goto, Rika Hagiwara
  • 雑誌名: Electrochimica Acta 55 ページ: 1113-1119
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electrochemically stable fluorohydrogenate ionic liquids based on quaternary phosphonium cations (2009)
  • 著者名/発表者名: Shunsuke Kanematsu, Kazuhiko Matsumoto, Rika Hagiwara
  • 雑誌名: Electrochemistry Communications 11 ページ: 1312-1315
  • 査読あり
• [雑誌論文] A rechargeable lithium metal battery operating at intermediate temperatures using molten alkali bis(trifluoromethylsulfonyl)amide mixture as an electrolyte (2008)
  • 著者名/発表者名: Atsushi Watarai, Keigo Kubota, Masaki Yamagata, Takuya Goto, Toshiyuki Nohira, Rika Hagiwara, Koichi Ui, Naoaki Kumagai
  • 雑誌名: J. Power Sources 183 ページ: 724-729
  • 査読あり
• [雑誌論文] Novel inorganic ionic liquids possessing low melting temperatures and wide electrochemical windows: Binary mixtures of alkali bis(fluorosulfonyl)amides (2008)
  • 著者名/発表者名: Keigo Kubota, Toshiyuki Nohira, Takuya Goto, Rika Hagiwara
  • 雑誌名: Electrochem. Commun. 10 ページ: 1886-1888
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ternary (trifluoromethyl sulfonyl)amides (2008)
  • 著者名/発表者名: Keigo Kubota, Toshiyuki Nohira, Takuya Goto, Rika Hagiwara
  • 雑誌名: J. Chem. & Eng. Data 53 ページ: 2144-2147
  • 査読あり
• [雑誌論文] Very strong hydrogen bonds in a bent chain structure of fluorohydrogenate anions in liquid Cs(FH)2. 3F (2008)
  • 著者名/発表者名: Shinji Kohara, Masaki Takata, Kazuhiko Matsumoto, Rika Hagiwara, Kentaro Suzuya, Hidetoshi Morita, Joan E. Siewenie, Chris J. Benmore
  • 雑誌名: J. Chem. Phys. 129 ページ: 014512/1-014512/6
  • 査読あり
• [雑誌論文] Thermal of (trifluoromethy- sulfonyl) amides (2008)
  • 著者名/発表者名: Rika Hagiwara, Kenichiro Tamaki, Keigo Kubota, Takuya Goto, Toshiyuki Nohira
  • 雑誌名: J. Chem. & Eng. Data 53 ページ: 355-358
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electric Double Layer Capacitance of Activated Carbon Nanofibers in Ionic Liquid: EMImBF4 (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Shiraishi, T. Miyauchi, R. Sasaki, N. Nishina, A. Oya, R. Hagiwara
  • 雑誌名: Electrochemistry 75 ページ: 619-621
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structures of frozen room temperature ionic liquids, 1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate (EMImBF4), hexafluoroniobate (EMImNbF6) and hexafluorotantalate (EMImTaF6), determined by low-temperature X-ray diffraction (2007)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Matsumoto, Rika Hagiwara, Zoran Mazej, Primoz Benkic, Boris Zemva
  • 雑誌名: Solid State Sciences 9 ページ: 761
  • 査読あり
• [雑誌論文] Coordination environment around the lithium cation in solid Li2(EMIm)(N(SO2CF3)2)3 (EMIm=1-ethyl-3-methylimidazolium): Structural clue of ionic liquid electrolytes for lithium batteries (2006)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Matsumoto, Rika Hagiwara, Osamu Tamada
  • 雑誌名: Solid State Sciences 8 ページ: 1103-1107
  • 査読あり
• [雑誌論文] Crystal structures of frozen room temperature ionic liquids, 1-ethyl-3-methylimidazolium tetrafluoroborate (EMImBF4), hexafluoroniobate (EMImNbF6) and hexafluorotantalate (EMImTaF6), determined by low-temperature X-ray diffraction (2006)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Matsumoto, Rika Hagiwara, Zolan Mazej, Primoz Benkic, Boris Zemva
  • 雑誌名: Solid State Sciences 8(10) ページ: 1250-1257
  • 査読あり
• [雑誌論文] Anodic hydrogen electrode reaction in aluminum chloride-1-ethyl- 3-methylimidazolium chloride ionic liquids (2005)
  • 著者名/発表者名: Tetsuya Tsuda, Charles L. Hussey, Toshiyuki Nohira, Yoshihiro Ikoma, Kasumi Yamauchi, Rika Hagiwara, Yasuhiko Ito
  • 雑誌名: Electrochemistry 73(8) ページ: 644-650
  • 査読あり
• [雑誌論文] Electric double layer capacitance of activated carbon fibers in ionic liquid: EMImBF4 (2005)
  • 著者名/発表者名: Soshi Shiraishi, Naoya Nishina, Asao Oya, Rika Hagiwara
  • 雑誌名: Electrochemistry 73(8) ページ: 593-596
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ionization state and ion migration mechanism of room temperature molten dialkylimidazolium fluorohydrogenates (2005)
  • 著者名/発表者名: Yuria Saito, Kenichi Hirai, Kazuhiko Matsumoto, Rika Hagiwara, Yoshihiro Minamizaki
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry B 109,No.7 ページ: 2942-2948
  • 査読あり
• [雑誌論文] A fluorohydrogenate ionic liquid fuel cell operating without humidification (2005)
  • 著者名/発表者名: Rika Hagiwara, Toshiyuki Nohira, Kazuhiko Matsumoto, Yuko Tamba
  • 雑誌名: Electrochemical and Solid-State Letters 8,No.4 ページ: A231-A233
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effect of the anion fraction on the physicochemical properties of EMIm(HF)nF (n = 1. 0-2. 6) (2005)
  • 著者名/発表者名: Rika Hagiwara, Yoji Nakamori, Kazuhiko Matsumoto, Yasuhiko Ito
  • 雑誌名: Journal of Physical Chemistry B 109,No.12 ページ: 5445-5449
  • 査読あり
• [学会発表] The Electrochemical Formation Mechanism of Silicon in Non-Aqueous Solvents (2009)
  • 著者名/発表者名: Yusaku Nishimura, Tetsuo Nishida, Caetano R. Miranda, Yasuhiro Fukunaka, Toshiyuki Nohira, Rika Hagiwara
  • 学会等名: 216th Electrochemical Society Meeting
  • 発表場所: Vienna, Austria
  • 年月日: 20091004-20091009
• [学会発表] New ionic liquids based on the difluorophosphate anion (2009)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Matsumoto, Rika Hagiwara
  • 学会等名: 19th International Symposium on Fluorine Chemistry
  • 発表場所: Jackson Hole, Wyoming USA
  • 年月日: 20090823-20090828
• [学会発表] Fluorohydrogenate Ionic Liquid Fuel Cells Operating at Intermediate Temperature under Unhumidified Condition (2009)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Nohira, Kouji Ogasawara, Takashi Hayashida, Rika Hagiwara
  • 学会等名: The 4th International Conference on Polymer Batteries and Fuel Cells
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 20090802-20090806
• [学会発表] Mesophase Behavior of Fluorohydrogenate Salts (2009)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Matsumoto, Ryosuke Taniki, Fei Xu, Rika Hagiwara
  • 学会等名: 3rd Congress on Ionic Liquids
  • 発表場所: Cairns, Australia
  • 年月日: 20090531-20090604
• [学会発表] The Electrodeposition Mechanism of Silicon in a Room-Temperature Ionic Liquid (2009)
  • 著者名/発表者名: Yusaku Nishimura, Toshiyuki Nohira, Tetsuo Nishida, Caetano R. Miranda, Yasuhiro Fukunaka, Rika Hagiwara
  • 学会等名: 3rd Congress on Ionic Liquids
  • 発表場所: Cairns, Australia
  • 年月日: 20090531-20090604
• [学会発表] Unhumidified Fuel Cells Operating at Intermediate Temperature Using Fluorohydrogenate Ionic Liquids (2009)
  • 著者名/発表者名: Toshiyuki Nohira, Kouji Ogasawara, Takashi Hayashida, Rika Hagiwara
  • 学会等名: 3rd Congress on Ionic Liquids
  • 発表場所: Cairns, Australia
  • 年月日: 20090531-20090604
• [学会発表] Fluorohydrogenate ionic liquids- their unique features and new applications- (2008)
  • 著者名/発表者名: Rika Hagiwara, Toshiyuki Nohira, Kazuhiko Matsumoto, Shinji Kohara
  • 学会等名: 2008 Joint Symposium on Molten Salts
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 20081019-20081023
• [学会発表] Fluorohydrogenate ionic liquids - their unique features and new applications- (2008)
  • 著者名/発表者名: Rika Hagiwara, Toshiyuki Nohira, Kazuhiko Matsumoto, Shinji Kohara
  • 学会等名: 2008 Joint Symposium on Molten Salts
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 20081019-20081023
• [学会発表] Physicochemical properties of mixed alkali metal FSI salts (2008)
  • 著者名/発表者名: Keigo Kubota, Toshiyuki Nohira, Takuya Goto, Rika Hagiwara
  • 学会等名: 2008 Joint Symposium on Molten Salts
  • 発表場所: Kobe, Japan
  • 年月日: 20081019-20081023
• [学会発表] Recent studies on fluorohydrogenate ionic liquids (2008)
  • 著者名/発表者名: Rika Hagiwara
  • 学会等名: 234th ACS National Meeting
  • 発表場所: Boston, USA
  • 年月日: 20081019-20081023
• [学会発表] Binary mixtures of MFSI (M = Li, Na, K, Rb, Cs) as new inorganic ionic liquids (2008)
  • 著者名/発表者名: Keigo Kubota, Toshiyuki Nohira, Takuya Goto, Rika Hagiwara
  • 学会等名: PRiME 2008
  • 発表場所: Hawaii, USA
  • 年月日: 20081012-20081017
• [学会発表] Molten alkali bis (trifluoromethylsulfonyl)amides and their application to rechargeable lithium batteries (2008)
  • 著者名/発表者名: Rika Hagiwara, Toshiyuki Nohira, Takuya Goto, Atsushi Watarai, Tetsuya Fujimori, Keigo Kubota, Masaki Yamagata, Koichi Ui, Naoaki Kumagai
  • 学会等名: PRiME 2008 Meeting
  • 発表場所: Hawaii, USA
  • 年月日: 20081012-20081017
• [学会発表] Ionic Liquid Fluorohydrogenates- Difference form the conventional fluoride-HF systems- (2007)
  • 著者名/発表者名: Rika Hagiwara, Kazuhiko Matsumoto, Shinji Kohara, Yuria Saito
  • 学会等名: 2nd International Congress on Ionic Liquids
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 20070805-20070810
• [学会発表] Physicochemical Properties of Ternary MTFSI (M=Li, Na, K, Cs) Mixed Salts (2007)
  • 著者名/発表者名: Keigo Kubota, Kenichiro Tamaki, Toshiyuki Nohira, Takuya Goto, Rika Hagiwara
  • 学会等名: 2nd International Congress on Ionic Liquids
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 20070805-20070810
• [学会発表] New Series of Room-temperature fluorohydrogenate Ionic Liquids with N-Heterocyclic Cations (2007)
  • 著者名/発表者名: Masaki Yamagata, Soichiro Konno, Rika Hagiwara
  • 学会等名: 2nd International Congress on Ionic Liquids
  • 発表場所: Yokohama, Japan
  • 年月日: 20070805-20070810
• [学会発表] Ionic liquid fluorohydrogenates and their applications (2006)
  • 著者名/発表者名: Rika Hagiwara, Toshiyuki Nohira, Takashi Shimada, Takashi Fujinaga, Soichiro Konno
  • 学会等名: ECS 210th Meeting
  • 発表場所: Cancun, Mexico
  • 年月日: 20061029-20061103
• [学会発表] Ionic Liquid Composite Polymer Electrolyte Membranes for the Unhumidified Intermediate Temperature Fuel Cell (2006)
  • 著者名/発表者名: Je Seung Lee, Toshiyuki Nohira, Rika Hagiwara
  • 学会等名: ECS 210th Meeting
  • 発表場所: Cancun, Mexico
  • 年月日: 20061029-20061103
• [学会発表] Ionic Liquid Fluorohydrogenates and Their Application to Fuel Cell (2006)
  • 著者名/発表者名: R. Hagiwara, T. Nohira, T. Shimada, T. Fujinaga
  • 学会等名: 18th International Symposium on Fluorine Chemistry
  • 発表場所: Bremen, Germany
  • 年月日: 20060730-20060804
• [学会発表] Structural Analyses of Room Temperature Ionic Liquids Containing Fluoroanions (2006)
  • 著者名/発表者名: K. Matsumoto, R. Hagiwara, Z. Mazej, P. Benkic, B. Zemva
  • 学会等名: 18th International Symposium on Fluorine Chemistry
  • 発表場所: Bremen, Germany
  • 年月日: 20060730-20060804
• [学会発表] Studies on some fluorocomplex salts for electrochemical applications (2006)
  • 著者名/発表者名: Rika Hagiwara, Kazuhiko Matsumoto
  • 学会等名: ACS 231st spring national meeting
  • 発表場所: Atlanta, USA
  • 年月日: 20060326-20090330
• [学会発表] Chemical and electrochemical applications of ionic liqiuid fluorohydrogenates (2006)
  • 著者名/発表者名: Rika Hagiwara, Toshiyuki Nohira, Kazuhiko Matsumoto, Takashi Shimada, Takuji Fujinaga
  • 学会等名: ACS 231st spring national meeting
  • 発表場所: Atlanta, USA
  • 年月日: 20060326-20090330
• [学会発表] Low viscous fluorohydrogenate ionic liquids and their electrochemical applications (2006)
  • 著者名/発表者名: Rika Hagiwara
  • 学会等名: ACS 18th Winter Fluorine Conference
  • 発表場所: St. Petersburg, USA
  • 年月日: 20060114-20060119
• [学会発表] Fluorohydrogenate ionic liquid fuel cell (2005)
  • 著者名/発表者名: R. Hagiwara, T. Nohira, K. Matsumoto, Y. Tamba, T. Shimada
  • 学会等名: Pacifichem 2005
  • 発表場所: Honolulu, USA
  • 年月日: 20051214-20051220
• [学会発表] Structural studies of 1-ethyl-3- methylimidazolium salts containing fluoroanions (2005)
  • 著者名/発表者名: K. Matsumoto, R. Hagiwara, Z. Mazej, P. Benkic, B. Zemva
  • 学会等名: Pacifichem 2005
  • 発表場所: Honolulu, USA
  • 年月日: 20051214-20051220
• [学会発表] Room temperature molten fluorohydrotentates-properties and electrolyte applications- (2005)
  • 著者名/発表者名: R. Hagiwara, K. Matsumoto, T. Nohira, Y. Nakamori, Y. Tamba, T. Shimada, Y. Saito, S. Kohara
  • 学会等名: Proc. of 7th International Conference on Molten Salt Chemistry and Technology
  • 発表場所: Toulouse
  • 年月日: 20050831-20050902
• [学会発表] Room Temperature Molten Fluorohydrogenate - Properties and Electrolyte Applications (2005)
  • 著者名/発表者名: Rika Hagiwara, Kazuhiko Matsumoto, Toshiyuki Nohira, Youji Nakamori, Yuko Tamba, Takashi Shimada, Y. Saito, S. Kohara
  • 学会等名: The 7th International Symposium on Molten Salts Chemistry
  • 発表場所: Toulouse, France
  • 年月日: 20050829-20080902
• [学会発表] Room temperature ionic liquid fluoride (2005)
  • 著者名/発表者名: Rika Hagiwara, Kazuhiko Matsumoto, Toshiyuki Nohira, Yuko Tamba, Zoran Mazej, Boris Zemva
  • 学会等名: 17th International Symposium on Fluorine Chemistry
  • 発表場所: Shanghai, China
  • 年月日: 20050724-20050729
• [図書] Ionic Liquids:Not Just Solvents Anymore (2007)
  • 著者名/発表者名: C. Larriba, D. Garoz, C. Bueno, I. Romero-Sanz, S. Castro, J. Fernandez de la Mora, Y. Yoshida, G. Saito, R. Hagiwara, K. Matsumoto, J. Wilkes
  • 総ページ数: 308-319
  • 出版者: Oxford University Press
• [図書] 化学フロンティア17新エネルギー最前線(吉川暹編, 化学同人) (2006)
  • 著者名/発表者名: 萩原理加, 野平俊之
  • 総ページ数: 55-60
• [図書] イオン液体II(大野弘幸監修) (2006)
  • 著者名/発表者名: 萩原理加
  • 総ページ数: 179-186
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] Electrochemical Aspects of Ionic Liquids(Hiroyuki Ohno Ed. ) (2005)
  • 著者名/発表者名: Rika Hagiwara, Kazuhiko Matsumoto, Novel Fluoroanion Salts
  • 総ページ数: 227-235
  • 出版者: Wiley Interscience
• [図書] Fluorinated Materials for Energy Conversion(Tsuyoshi Nakajima and Henri Groult Eds. ) (2005)
  • 著者名/発表者名: Rika Hagiwara, Kazuhiko Matsumoto
  • 総ページ数: 349-368
  • 出版者: Wiley Interscience
• [備考] ホームページ等
  • URL: http://www.echem.energy.kyoto-u.ac.jp/
• [産業財産権] 電気二重層キャパシタ (2010)
  • 発明者名: 萩原理加, 伊藤靖彦, 宇恵誠, 鳥海明子
  • 権利者名: 三菱化学株式会社
  • 産業財産権番号: 特許・特許第4453174号
  • 取得年月日: 2010-02-12
• [産業財産権] 溶融塩組成物及びその利用 (2009)
  • 発明者名: 萩原理加, 後藤琢也, 野平俊之, 窪田啓吾
  • 権利者名: 国立大学法人京都大学
  • 公開番号: 特許・特開2009-067644
  • 出願年月日: 2009-04-02
• [産業財産権] ウランの濃縮方法 (2008)
  • 発明者名: 萩原理加, 松本一彦, 金谷崇系
  • 権利者名: 国立大学法人京都大学
  • 産業財産権番号: 特許・特願2008-331055
  • 出願年月日: 2008-12-25
• [産業財産権] 燃料電池用触媒電極およびその製造方法 (2008)
  • 発明者名: 上條元久, 岩崎靖和, 萩原理加, 野平俊之
  • 権利者名: 日産自動車株式会社, 国立大学法人京都大学
  • 公開番号: 特許・特開2008-177136
  • 出願年月日: 2008-07-31
• [産業財産権] 膜電極接合体、および, これを用いた燃料電池 (2007)
  • 発明者名: 小川弘志, 竹川寿弘, 萩原理加, 野平俊之, 嶋田隆
  • 権利者名: 日産自動車株式会社, 国立大学法人京都大学
  • 産業財産権番号: 特許・特開JP2007066765
  • 出願年月日: 2007-03-15
• [産業財産権] Molten salt composition for secondary battery electrolyte (2006)
  • 発明者名: Hagiwara, Rika; Matsumoto, Kazuhiko; Tamaki, Kenichiro; Nohira, Toshiyuki; Goto, Takuya
  • 権利者名: (米国を除くすべての指定国について)国立大学法人京都大学、(米国についてのみ):Hagiwara, Rika; Matsumoto, Kazuhiko; Tamaki, Kenichiro; Nohira, Toshiyuki; Goto, Takuya
  • 産業財産権番号: 特許・WO2006/101141A1
  • 出願年月日: 2006-09-28
• [産業財産権] 溶融塩組成物及びその利用 (2006)
  • 発明者名: 萩原理加, 松本一彦, 玉木健一郎, 野平俊之, 後藤琢也
  • 権利者名: 国立大学法人京都大学
  • 公開番号: 特許・特開2006-305736
  • 出願年月日: 2006-03-22
• [産業財産権] 燃料電池電解質および燃料電池 (2005)
  • 発明者名: 大井亮, 山内昇, 萩原理加, 野平俊之, 松本一彦, 丹波悠子, 伊藤靖彦
  • 権利者名: 日産自動車株式会社
  • 公開番号: 特許・特開2005-251466
  • 出願年月日: 2005-09-15