| 研究課題/領域番号 |
26708030
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| 研究機関 | 東京大学 |
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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)
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| 研究期間 (年度) |
2014-04-01 – 2018-03-31
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| キーワード | 電気化学 / リチウムイオン電池 / 溶液化学 |
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| 研究実績の概要 |
本研究では、高性能二次電池用次世代電解質として、概ね3mol/L以上の濃度のリチウム塩を含む超高濃度有機電解液に着目する。このような濃度領域は、高粘度、低イオン伝導度、塩の析出などが懸念され、蓄電池電解液としてはほとんど検討されていなかった。しかし、特定の超高濃度溶液では固体化（結晶化）が著しく阻害され安定な液体状態となる濃度領域（結晶化ギャップ）があり、電解液として利用価値のある新物性を示す可能性がある。本研究では、結晶化ギャップを発現するような超高濃度溶液が有する新物性の探索及びその蓄電池電解液としての応用展開を目的とした。
平成２６年度は、アミド系リチウム塩とエーテル系、ニトリル系溶媒の組み合わせにおいて、結晶化ギャップの発現濃度領域及び温度を明確化した。また、塩濃度をパラメータとして、イオン伝導度、酸化還元安定性、アルミニウム腐食性、熱安定性など、電解液としての基礎物性評価を行った。過去に見いだしている高濃度溶液の特異性に加えて、本年度は、アルミニウム腐食性に関する特異性を見出し、その機構について検討した。アルミニウムは、二次電池の正極集電体として使用されるものであるが、アミド系リチウム塩を使用すると、電池作動条件下（高電位）において激しく腐食されることが知られている。しかし、結晶化ギャップを発現するような一定の高濃度領域においては、高電位を印加しても腐食が顕著に抑制された。また、この電解液を使用することで、アミド系リチウム塩を用いた5V級リチウムイオン電池の可逆作動に初めて成功した。当該技術は、過去に見出されている高速電極反応特性と合わせ、リチウムイオン電池の飛躍的な高性能化（高電圧作動、急速充放電）に大きく資するものである。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
結晶化ギャップを発現する超高濃度電解液の基礎物性評価をほぼ完了し、アルミニウム腐食抑制に関しても機構を解明しつつある。また、当初予定していた4V級を超えて、5V級リチウムイオン電池の可逆作動が可能な高濃度電解液系も見出されており、概ね順調に進展している。
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| 今後の研究の推進方策 |
現時点で順調に進展しているため、今後も計画書の通りに推進する予定である。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
今年度は、新物性を示す高濃度電解液系の探索を行うため、リチウム塩と溶媒の購入費用に多くの予算を計上したが、早期に新物性を示す塩・溶媒の組み合わせの発見に至り、その機構解明を行うことになったため、材料購入に要した費用が少なくなった。
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| 次年度使用額の使用計画 |
次年度に材料購入費用を計上し、引き続き塩・溶媒の組み合わせ探索を継続していく。
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