濃厚リチウム塩有機電解液の電気化学的異常性

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23750211
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 機能材料・デバイス
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 山田 裕貴 東京大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (30598488)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• キーワード: リチウムイオン電池 / 高濃度 / 電気化学安定性 / 黒鉛 / 有機電解液

研究概要

リチウムイオン電池の高性能化に資する新たな電解液系として超高濃度電解液を検討した。1mol/L程度の塩濃度となる通常の電解液に対して概ね3mol/L以上の超高濃度溶液とすることによって、負極側及び正極側の双方において電気化学安定性の向上が認められた。特に負極側においては従来必須とされていたエチレンカーボネート（EC）溶媒を使用せずに様々な溶媒中で黒鉛負極の可逆作動が可能となることを見出した。本研究は電解液設計の新指針を与えるとともに、従来の電解液では困難であった高電圧リチウムイオン電池実現への基礎技術となり得るものである。

研究成果

• [雑誌論文] General observation of lithium intercalation into graphite in ethylene-carbonate free superconcentrated electrolytes
  • 著者名/発表者名: Yuki Yamada, Kenji Usui, Ching Hua Chiang, Keisuke Kikuchi, Keizo Furukawa, Atsuo Yamada
  • 雑誌名: ACS Appl. Mater. Interfaces 巻: (in press)
  • DOI: 10.1021/am5001163
  • 査読あり
• [学会発表] 種々の高濃度有機電解液を用いたECフリー黒鉛負極反応 (2014)
  • 著者名/発表者名: 碓井健司、Chian Ching Hua、川上麗子、菊池圭輔、山田裕貴、山田淳夫
  • 学会等名: 電気化学会第81回大会
  • 発表場所: 大阪府吹田市
  • 年月日: 2014-03-29
• [学会発表] Crystallinity gapにおける有機電解液の特異的電気化学特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山田裕貴、八重樫諒、古川恵三、菊池圭輔、川上麗子、山田淳夫
  • 学会等名: 電気化学会第80回大会
  • 発表場所: 宮城県仙台市
  • 年月日: 2013-03-30
• [学会発表] 溶媒分子の配位状態制御による有機溶液の新機能発現 (2012)
  • 著者名/発表者名: 八重樫諒、山田裕貴、西村真一、安部武志、山田淳夫
  • 学会等名: 第53回電池討論会
  • 発表場所: 福岡県福岡市
  • 年月日: 2012-11-14
• [学会発表] Increasing both anodic and cathodic stability of ether-based electrolyte for Li-air and Li-ion batteries (2012)
  • 著者名/発表者名: Makoto Yaegashi, Yuki Yamada, Shin-ichi Nishimura, Takeshi Abe, Atsuo Yamada
  • 発表場所: 米国ホノルル
  • 年月日: 2012-10-08
• [学会発表] Increasing both anodic and cathodic stability of organic electrolytes (2012)
  • 著者名/発表者名: Yuki Yamada, Makoto Yaegashi, Shin-ichi Nishimura, Takeshi Abe, Atsuo Yamada
  • 学会等名: 16th International Meeting on Lithium Batteries
  • 発表場所: 韓国チェジュ市
  • 年月日: 2012-06-21
• [学会発表] 過剰リチウム塩添加による有機電解液の耐酸化性及び耐還元性向上 (2012)
  • 著者名/発表者名: 八重樫諒、山田裕貴、西村真一、安部武志、山田淳夫
  • 学会等名: 電気化学会第79回大会
  • 発表場所: 静岡県浜松市
  • 年月日: 2012-03-30
• [備考]
  • URL: http://www.yamada-lab.t.u-tokyo.ac.jp/
• [産業財産権] 非水系二次電池 (2013)
  • 発明者名: 山田淳夫、山田裕貴、以下5名
  • 権利者名: 東京大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2013-198599
  • 出願年月日: 2013-09-25
• [産業財産権] アルカリ金属、アルカリ土類金属又はアルミニウムをカチオンとする塩と、ヘテロ元素を有する有機溶媒とを含む電解液群 (2013)
  • 発明者名: 山田淳夫、山田裕貴、以下7名
  • 権利者名: 東京大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2013-198598
  • 出願年月日: 2013-09-25
• [産業財産権] 非水系二次電池 (2013)
  • 発明者名: 山田淳夫、山田裕貴、以下6名
  • 権利者名: 東京大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2013-198281
  • 出願年月日: 2013-09-25
• [産業財産権] リチウム二次電池用電解液、及び当該電解液を含む二次電池 (2012)
  • 発明者名: 山田淳夫、山田裕貴、周豪慎、李福軍
  • 権利者名: 東京大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2012-069738
  • 出願年月日: 2012-03-26
• [産業財産権] アセトニトリル電解液を用いたリチウム-空気電池 (2012)
  • 発明者名: 山田淳夫、山田裕貴、八重樫諒
  • 権利者名: 東京大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2012-069739
  • 出願年月日: 2012-03-26