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研究代表者が提唱してきた有機ナノイオニクスの新たな展開として、高速イオン輸送を可能にするリチウムイオン伝導性高分子ナノファイバーを創製することを目的とする。リチウムイオン伝導性高分子をナノファイバー化することで、従来材料とは異なる内部構造の形成や特異な性状の発現が予想され、通常の高分子電解質膜では実現困難な高リチウムイオン伝導性の達成が期待される。本研究では、ナノファイバーにおけるリチウムイオン輸送メカニズムを明らかにし、リチウムイオン輸送に適した高分子構造・ナノファイバー構造を見い出すことを目指す。さらに、リチウムイオン電池材料やその発展形として今後の実用化が期待されるリチウム空気二次電池材料へも応用展開し、リチウムイオン伝導性ナノファイバーの可能性を提示する。
本年度は、主にリチウムイオン二次電池等のエネルギー変換デバイスへの応用を検討した。一連の新規リチウムイオン伝導性ナノファイバーを、同一あるいは異種のマトリクスポリマー(Li塩含有)と複合し高分子電解質膜を作製した。ナノファイバー複合電解質膜は、ナノファイバーを含まない同一組成の膜と比較して、高い伝導度を示した。正極(リン酸鉄リチウム)、負極(Li金属)とともにコイン型電池を作製し、充放電試験を行った。サイクル試験、レート特性評価、電気化学測定等により、二次電池としての特性を評価した。また次世代型電池応用として、リチウムイオン伝導性ナノファイバー複合電解質膜を用いたリチウム硫黄電池の検討も行った。
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