| 研究課題/領域番号 |
18H01730
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| 研究機関 | 東京工業大学 |
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研究代表者 |
松本 英俊 東京工業大学, 物質理工学院, 教授 (40345393)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2022-03-31
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| キーワード | ナノファイバー / 電解質 / ゲル / 表面修飾 / 高分子化イオン液体 |
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| 研究実績の概要 |
近年、電池デバイスの安全性向上のために電解質材料の固体化が求められている。代表者は、一次元ナノ材料が持つ網目構造（ネットワーク）形成能に注目し、剛直な無機ナノファイバーを電解液のゲル化剤として利用することで、1～2 vol%の少量の添加で電解液と同等のイオン伝導性を持つ電解質ゲルの作製が可能であることを見出している。本研究では、無機ナノファイバーを利用した種々の電解液ゲル化の制御因子を体系的に調査することによってゲルの形成機構を明らかにするとともに、ゲルの骨格であるナノファイバー界面を利用した高機能化の指針を示し、新規な高機能電解質ゲルを創製することを目的としている。
本年度は、電解質ゲルの安定性向上のために、シリカナノファイバー骨格構造の圧密化、電解液（イオン液体）の高分子化について検討を進めた。後者の系では、フーリエ変換赤外吸収分光法（FT-IR）を用いた測定により、シリカナノファイバー表面に存在するシラノール基とイオン成分との間に相互作用の形成が確認され、シリカナノファイバーの添加によって、電解質中でキャリアとなるフリーな状態のイオンの量が増えることが明らかになった。
並行して、電解質ゲルの高機能化を目指して、電解液への添加によって蓄電デバイス性能の向上が報告されている化学種を用いたシリカナノファイバーの表面修飾についても検討を行い、このナノファイバーを使用した電解質ゲルについてサイクリックボルタンメトリにより電気化学特性の向上を確認した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度は、無機ナノファイバーを利用した電解質ゲルの安定化について検討を進めた。特にシリカナノファイバーと複合化したイオン液体を架橋重合させることで高分子化した系においては、ナノファイバー表面官能基と電解液中イオンの間に相互作用が形成されていることを確認した。研究は概ね計画通りに進捗しており、今後は無機ナノファイバーによる複合化効果が確認された電解質ゲルを用いてデバイスを作製し、性能を詳細に調査していく予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
最終目標である電気化学デバイスの高性能化に適した電解質ゲルの設計指針を確立するために、昨年度に続き、無機ナノファイバーの添加がゲルの電気化学的性質に与える影響の解明に注力する。特に無機ナノファイバー表面官能基と電解液中の分子間の相互作用の影響について調査する。また、電解質ゲルの安定性・機能性の向上のため、ゲル化に際して、無機ナノファイバーと高分子の二つのネットワークの利用、さらに表面に機能性官能基を持つ新規ナノファイバーの作製についても検討を行う。さらにキャパシタ以外のデバイス応用についても検討を進める予定である。併せて、これまでに得られた研究成果の学会発表および論文発表も進めて行く予定である。
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