| 研究課題/領域番号 |
18H01751
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
平藤 哲司 京都大学, エネルギー科学研究科, 教授 (70208833)
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| 研究分担者 |
三宅 正男 京都大学, エネルギー科学研究科, 准教授 (60361648)
池之上 卓己 京都大学, エネルギー科学研究科, 助教 (00633538)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 電析 / めっき / イオン液体 |
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| 研究実績の概要 |
金属アルミニウムを負極に用いる二次電池は,そのエネルギー密度がリチウムイオン電池の理論的限界を超える次世代電池として期待されている。しかしながら、金属アルミニウムに由来する根源的問題を抱えており、この問題を解決できず行き詰まっているのが現状である。すなわち、二次電池の負極に要求される基本性能である「析出・溶解反応の可逆性」が実現できていない。これは、金属アルミニウムの析出・溶解反応が複雑で、その機構が十分に解明されていないことによる。本研究では、これまで得た知見を基に、Cl-イオンおよび酸素が金属アルミニウムおよびアルミニウムイオン種にどのように作用しているか、その作用機構を解明し、それに基づき、金属アルミニウムの溶解・析出挙動を制御する指針を提供することを目的とする。
代表的なAl電析浴であるクロロアルミネート系イオン液体を用い、乾燥空気中での Al 電析挙動を調べた。酸素が存在する環境下でも、金属アルミニウムの電析は可能であることを明らかにした。しかし、イオン液体を構成する有機カチオンが 1-メチル-3-メチルイミダゾリウムである場合は、アルミニウム電析の電流効率が低下し、電析状態も悪化することがわかった。一方、有機カチオンを変えた浴では、酸素を含まない雰囲気下での電析時と同様に、電流効率はほぼ100%で、良好な状態のアルミニウム膜が得られることを明らかにした。溶存酸素のカソード反応によって、スーパーオキサイドが生成し、それによって有機カチオンが分解されることが、電析不良の原因と疑われた。
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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
酸素がアルミニウム電析に及ぼす影響が明らかになってきた。
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| 今後の研究の推進方策 |
酸素が存在する環境でも使用可能なイオン液体の探索を続け、可逆的にアルミニウムの析出・溶解が起こる系を明らかにすることを目指す。
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