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本研究の目的は次世代高容量・高出力Li系二次電池の実現へ向け、高イオン伝導性(10－3 S cm－1以上)と高Li輸率 (tLi ~ 1)を両立する低分子液体電解質材料のための新しい指標を提示することである。方法論として、材料化学的な見地から行われてきた従来の電解質設計にOnsager相反定理および線形応用理論による普遍的なイオン伝導の考え方を取り入れる。すなわち、超濃厚電解液を主な検討対象として、これまで考慮されてこなかったイオン伝導のOnsager係数および相互相関項を実験的に決定し、電解質構造など分子レベルの情報との相関性を明らかにすることで、高いイオン伝導性と高いLi輸率を発現する分子論的条件を解明する。これによって、低分子液体電解質で高いイオン伝導率とシングルイオン伝導性(tLi~1)を達成可能な新規電解質材料を創出することを目的としている。本年度は、ホウ酸エステル系Liイオン液体中のイオン輸率の構造依存性に関して、温度可変NMRおよび電気化学測定によってその詳細を調査した。より電子吸引性の強い置換基を有するホウ酸エステル系Liイオン液体において、Liイオン輸率が低下することが明らかになった。さらに、分子動力学シミュレーションを用い、種々の溶媒からなる濃厚電解液中でのリチウムイオン―溶媒間の配位寿命(residence time)を評価したところ、リチウムイオン輸率と配位寿命には良い相関があり、配位寿命が短いほどリチウムイオン輸率が高くなることを見出した。これは、一時的に遊離した弱配位性溶媒が効果的にイオン間の反相関運動を抑制するためであると考えられる。
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