電極電位に応じたイオン液体電気二重層中の物質移動の多角的Operando解析

2021 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19H02687
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分32020:機能物性化学関連
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 福井 賢一 大阪大学, 基礎工学研究科, 教授 (60262143)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: Operando観測 / 電気二重層 / イオン液体 / 電気化学 / 光電子分光

研究成果の概要

可能な限り損失がない蓄電池と省エネルギー電気デバイスの構築に関わる技術の基盤となる，デバイス動作下(Operando)の電気二重層界面を明らかにするための多角的解析手法の確立を目指した。特に不揮発性でかつ安定な電解液として注目されるイオン液体中で，エネルギーキャリアとなる金属イオンが電気二重層界面において電極電位に応じてどのように振る舞うかを，表面科学的分析に適したイオン液体溶液薄膜が【開いた系】として自由な物質交換と電位制御が保証された液滴バルク(“物質・電位浴”)と接続した３極制御電気化学系を構築することで，当該研究グループが開発してきた手法により解析できることを実証した。

自由記述の分野

表面物理化学

研究成果の学術的意義や社会的意義

クリーンな自然エネルギーから電気エネルギーを創り出すのと同時に重要なのは，可能な限り損失なく電気エネルギーを蓄積する蓄電池と省エネルギー電気デバイスの構築に関わる技術の確立であり，その基礎過程の重要性が再認識されようとしている。ところが，それらの機能の根幹をなす電気二重層を，デバイス動作下(Operando)で複数の解析手法で観測し，計算科学的手法も加えて総合的に解釈できるような方法論が欠如していた。本研究では，すぐれた特性に加えて不揮発性であるイオン液体電解液に着目し，その方法論を提供することができた点において意義あるものである。