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2010 年度 実績報告書

イオン液体を用いた次世代エネルギー変換・貯蔵デバイスの開発

研究課題

研究課題/領域番号 20246140
研究機関京都大学

研究代表者

萩原 理加  京都大学, 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, エネルギー科学研究科, 准教授 (00303876)
キーワードイオン液体 / 燃料電池 / キャパシタ / リチウム二次電池 / ナトリウム二次電池
研究概要

無加湿燃料電池への応用について、電解質として引き続きEMPyr(FH)nF系に焦点を絞り検討を行った。ポリマーとのコンポジット電解質において、イオン導電性と熱安定性の検討を行った。さらにガス拡散電極の触媒層へコンポジット電解質を導入し三相界面を増大させる試みを行い、性能の向上に成功した。また、カチオンに重合性官能基を導入し、重合させることによりイオン液体に疎水性をもたせ、生成水によるイオン液体の膜電解質からの溶出を防ぐことを試み、発電可能であることを示した。
スーパーキャパシタへの応用に関し、高い導電率、高い耐電圧を有するフルオロハイドロジェネート系イオン液体の開発を行った。-40℃から80℃の広い温度範囲における性能評価を試み、広い動作温度領域での作動を確認した。また容量の充電電圧依存性について、検討した結果、本系は二重層容量に加えてレドックス反応による擬似容量の寄与が示唆された。
イミド系イオン液体として三元系(Li,K,Cs)TFSAを電解質、LiFePO_4を正極活物質、Li金属を負極活物質とした電池の検討を行った。正極に関しては高速充放電を可能にする構造および電極作成法を検討し、電極の薄膜化などにより5Cまでの充放電を可能にした。負極については、電池作動温度を170℃にすることにより、デンドライド生成が飛躍的に低減できることを明らかにした。さらに二元系(Li,K)FSAを電解質、LiCoO_2を正極物質、Li金属を負極活物質とした電池の高いサイクル特性が示された。
イミド系イオン液体を電解質とするナトリウム二次電池については昨年度に引き続き二元系(Na,Cs)TFSA系を電解質として用い、正極活物質としては新たにTiS_2を検討し、NaCrO2系よりも高い放電容量を得た。また、Na電極を固体化するため合金電極の使用を検討した。

  • 研究成果

    (32件)

すべて 2011 2010 その他

すべて 雑誌論文 (10件) (うち査読あり 9件) 学会発表 (19件) 図書 (1件) 備考 (1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Ion-Ion Interactions and Conduction Mechanism of Highly Conductive Fluorohydrogenate Ionic Liquids2011

    • 著者名/発表者名
      Takeshi Enomoto, Yoji Nakamori, Kazuhiko Matsumoto, Rika Hagiwara
    • 雑誌名

      Journal of Physical Chemistry C

      巻: 115(10) ページ: 4324-4332

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of the cationic structures of fluorohydrogenate ionic liquid electrolytes on the electric double layer capacitance2010

    • 著者名/発表者名
      Atsushi Senda, Kazuhiko Matsumoto, Toshiyuki Nohira, Rika Hagiwara
    • 雑誌名

      Journal of Power Sources

      巻: 195(13) ページ: 4414-4417

    • DOI

      DOI:10.1016/j.jpowsour.2010.01.055

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrochemical Properties of the Ionic Liquid 1-Ethyl-3-methylimidazolium Difluorophosphate as an Electrolyte for Electric Double-Layer Capacitors2010

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiko Matsumoto, Rika Hagiwara
    • 雑誌名

      Journal of the Electrochemical Society

      巻: 157(5) ページ: A578-A581

    • DOI

      DOI:10.1149/1.3336831

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermal Properties of Alkali Bis(fluorosulfonyl)amides and Their Binary Mixtures2010

    • 著者名/発表者名
      Keigo Kubota, Toshiyuki Nohira, Rika Hagiwara
    • 雑誌名

      Journal of Chemical & Engineering Data

      巻: 55(9) ページ: 3142-3146

    • DOI

      DOI:10.1021/je9010932(2010)

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermal Properties of Alkali Bis(pentafluoroethylsulfonyl)amides and Their Binary Mixtures2010

    • 著者名/発表者名
      Keigo Kubota, Toshiyuki Nohira, Rika Hagiwara
    • 雑誌名

      Journal of Chemical & Engineering Data

      巻: 55(7) ページ: 2546-2549

    • DOI

      DOI:10.1021/je9010932

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Effects of Alkyl Chain Length on Properties of 1-Alkyl-3-methylimidazolium Fluorohydrogenate Ionic Liquid Crystals2010

    • 著者名/発表者名
      Fei Xu, Kazuhiko Matsumoto, Rika Hagiwara
    • 雑誌名

      Chemistry--A European Journal

      巻: 16(43) ページ: 12970-12976

    • DOI

      DOI:10.1002/chem.201001364

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Thermal Properties of Alkali (Fluorosulfonyl)(trifluoromethylsulfonyl)amides2010

    • 著者名/発表者名
      Keigo Kubota, Toshiyuki Nohira, Rika Hagiwara, Hajime Matsumoto
    • 雑誌名

      Chemistry Letters

      巻: 39(12) ページ: 1303-1304

    • DOI

      DOI:10.1246/cl.2010.1303

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrodeposition of tungsten from ZnCl_2-NaCl-KCl-KF-WO_3 melt and investigation on tungsten species in the melt2010

    • 著者名/発表者名
      Koji Nitta, Toshiyuki Nohira, Rika Hagiwara, Masatoshi Majima, Shinji Inazawa
    • 雑誌名

      Electrochimica Acta

      巻: 55(3) ページ: 1278-1281

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Development and application of high functional ionic liquid.2010

    • 著者名/発表者名
      Rika Hagiwara
    • 雑誌名

      Electrochemistry (Tokyo, Japan)

      巻: 78(7)(Academic Award) ページ: 626

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Electrochemical capacitors using fluorohydrogenate ionic liquid electrolytes2010

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiko Matsumoto, Kenji Takahashi, Atsushi Senda, Toshiyuki Nohira, Rika Hagiwara
    • 雑誌名

      ECS Transactions

      巻: 32(7) ページ: 421-427

  • [学会発表] 高導電性トリアルキルスルフォニウム フルオロハイドロジェネートイオン液体2011

    • 著者名/発表者名
      谷木良輔, 松本一彦, 萩原理加
    • 学会等名
      第1回イオン液体討論会
    • 発表場所
      とりぎん文化会館(鳥取)
    • 年月日
      20110117-20110118
  • [学会発表] Applications of mixed alkaline amide salts for rechargeable lithium and sodium metal batteries2011

    • 著者名/発表者名
      Rika Hagiwara, Toshiyuki Nohira, Koma Numata, Keigo Kubota, Tetsuya Fujimori, Tatsuya Ishibashi
    • 学会等名
      The 3rd Asian Conference on Molten Salts and Ionic Liquids
    • 発表場所
      Harbin Engineering University, China(招待講演)
    • 年月日
      20110106-20110109
  • [学会発表] (Li,K,Cs)TFSAを用いた中温作動金属リチウム二次電池2010

    • 著者名/発表者名
      古結俊成, 藤森徹也, 野平俊之, 萩原理加, 宇井幸一, 熊谷直昭
    • 学会等名
      第51回電池討論会
    • 発表場所
      愛知県産業労働センター
    • 年月日
      20101109-20101111
  • [学会発表] フルオロハイドロジェネートイオン液体中での活性炭電極の挙動2010

    • 著者名/発表者名
      高橋賢治, 松本一彦, 野平俊之, 萩原理加
    • 学会等名
      第51回電池討論会
    • 発表場所
      愛知県産業労働センター
    • 年月日
      20101109-20101111
  • [学会発表] フルオロハイドロジェネートイオン液体-高分子複合化膜を用いた無加湿広温域作動燃料電池の開発2010

    • 著者名/発表者名
      徐佳, 野平俊之, 萩原理加, 森永隆志, 佐藤貴哉, 辻井敬亘
    • 学会等名
      第51回電池討論会
    • 発表場所
      愛知県産業労働センター
    • 年月日
      20101109-20101111
  • [学会発表] (Li, K, Cs)FSA三元系無機イオン液体のリチウム二次電池への応用2010

    • 著者名/発表者名
      沼田昂真, 野平俊之, 萩原理加, 宇井幸一, 熊谷直昭
    • 学会等名
      第51回電池討論会
    • 発表場所
      愛知県産業労働センター
    • 年月日
      20101109-20101111
  • [学会発表] フルオロハイドロジェネート形燃料電池のカソード触媒に関する検討2010

    • 著者名/発表者名
      谷友太, 野平俊之, 萩原理加
    • 学会等名
      第51回電池討論会
    • 発表場所
      愛知県産業労働センター
    • 年月日
      20101109-20101111
  • [学会発表] KFSA-LiTFSA系中低温溶融塩の物理化学的性質2010

    • 著者名/発表者名
      岡孝明, 野平俊之, 萩原理加
    • 学会等名
      第34回フッ素化学討論会
    • 発表場所
      札幌サンプラザ
    • 年月日
      20101018-20101019
  • [学会発表] Electrochemical Capacitors Using Fluorohydrogenate Ionic Liquid Electrolytes2010

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiko Matsumoto, Kenji Takahashi, Atsushi Senda, Toshiyuki Nohira, Rika Hagiwara
    • 学会等名
      218th ECS Meeting
    • 発表場所
      Las Vegas, USA
    • 年月日
      20101010-20101015
  • [学会発表] MFSA, MFTA及びMTFSA(M=Li, Na, K, Rb, Cs)の物理化学的性質の比較2010

    • 著者名/発表者名
      窪田啓吾, 松本一, 野平俊之, 萩原理加
    • 学会等名
      第42回溶融塩化学討論会
    • 発表場所
      ロワジールホテル函館
    • 年月日
      20100909-20100910
  • [学会発表] NEW LITHIUM SECONDARY BATTERIES OPERATING AT50-170℃ USING MIXED ALKALI AMIDE MELTS AS THE ELECTROLYTES2010

    • 著者名/発表者名
      T.Nohira, K.Numata, T.Fujimori, R.Hagiwara, K.Ui, N.Kumagai
    • 学会等名
      The 8th Japan-France Joint Seminar on Lithium Ion Batteries
    • 発表場所
      Urban Resort HOTELSHI-ON Morioka, Iwate, JAPAN(招待講演)
    • 年月日
      20100906-20100908
  • [学会発表] アルカリ金属FTA塩の物理化学的性質2010

    • 著者名/発表者名
      窪田啓吾, 野平俊之, 萩原理加, 松本一
    • 学会等名
      2010年電気化学秋季大会
    • 発表場所
      神奈川工科大学
    • 年月日
      20100902-20100903
  • [学会発表] STRUCTURAL AND ELECTROCHEMICAL STUDIES OF FLUOROHYDROGENATE IONIC LIQUIDS2010

    • 著者名/発表者名
      Rika Hagiwara, Takeshi Enomoto, Atsushi Senda, Kazuhiko Matsumoto, Toshiyuki Nohira
    • 学会等名
      16th European Symposium on Fluorine Chemistry
    • 発表場所
      Ljubljana, Slovenia
    • 年月日
      20100718-20100723
  • [学会発表] IONIC LIQUIDS, LIQUID CRYSTALS, AND PLASTIC CRYSTALS BASED ON FLUOROHYDROGENATE ANIONS2010

    • 著者名/発表者名
      Kazuhiko Matsumoto, Ryosuke Taniki, Fei Xu, Rika Hagiwara
    • 学会等名
      16th European Symposium on Fluorine Chemistry
    • 発表場所
      Ljubljana, Slovenia(招待講演)
    • 年月日
      20100718-20100723
  • [学会発表] フルオロハイドロジェネートイオン液体の活性炭電極上における容量に関する検討2010

    • 著者名/発表者名
      松本一彦, 高橋賢治, 千田篤, 野平俊之, 萩原理加
    • 学会等名
      第12回化学電池材料研究会ミーティング
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20100607-20100608
  • [学会発表] (Li,K,Cs)FSA三元系無機イオン液体の物性とリチウム二次電池への応用2010

    • 著者名/発表者名
      沼田昴真, 野平俊之, 萩原理加, 宇井幸一, 熊谷直昭
    • 学会等名
      第12回化学電池材料研究会ミーティング
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20100607-20100608
  • [学会発表] フッ化黒鉛の脱フッ素化より調整した低多孔性炭素の電気化学キャパシタへの応用2010

    • 著者名/発表者名
      白石壮志, 安島大輔, 萩原理加
    • 学会等名
      第12回化学電池材料研究会ミーティング
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20100607-20100608
  • [学会発表] フッ化黒鉛の脱フッ素化から調整した多孔性炭素の電気化学キャパシタ特性2010

    • 著者名/発表者名
      白石壮志, 安島大輔, 萩原理加
    • 学会等名
      黒鉛化合物研究会 第100回記念研究会
    • 発表場所
      京都
    • 年月日
      20100520-20100521
  • [学会発表] Fluorohydrogenate ionic liquids and their applications to electrochemical devices2010

    • 著者名/発表者名
      Rika Hagiwara, Toshiyuki Nohira, Kazuhiko Matsumoto, Atsushi Senda, Xu Fei, Xu JHA, Ryosuke Taniki, Yuta Tani, Takeshi Enomoto
    • 学会等名
      Fluorinated Materials & Energy Conversion
    • 発表場所
      Bordeaux, France(招待講演)
    • 年月日
      20100412-20100413
  • [図書] フッ素化学入門2010 基礎と応用の最前線2010

    • 著者名/発表者名
      萩原理加, 他
    • 総ページ数
      538
    • 出版者
      三共出版
  • [備考]

    • URL

      http://www.echem.energy.kyoto-u.ac.jp/

  • [産業財産権] 溶融塩電池2010

    • 発明者名
      新田耕司、稲澤信二、真嶋正利、山口篤、酒井将一郎、福永篤志、萩原理加、野平俊之、松本一彦
    • 権利者名
      京都大学、住友電気化学工業株式会社
    • 産業財産権番号
      特許,特願2010-267261
    • 出願年月日
      2010-11-30

URL: 

公開日: 2012-07-19  

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