2020 Fiscal Year Annual Research Report
Development of novel ionic liquid electrolytes with potassium ion as a charge carrier
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18K14320
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
山本 貴之 京都大学, エネルギー理工学研究所, 助教 (30783823)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | イオン液体 / カリウム電池 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
最終年度（2020年度）は、これまでに開発したカリウム二次電池用イオン液体電解質を用いて、電池性能の評価を行った。その結果、K[FSA]-[C3C1pyrr][FSA]イオン液体中において、スズ負極やグラファイト負極などが良好に動作することを明らかにした。特に、グラファイト負極の検討では、K/Graphiteハーフセルを構築し、40℃および0.1Cレート（= 27.9 mA g-1）において充放電試験を行ったところ、初回サイクルにおいて理論容量（279 mAh g-1）の90%以上に相当する約260 mAh g-1の可逆容量が得られた。X線回折（XRD）分析の結果、充電が進むに伴い、C→KC36→KC24→KC8の順でK-GIC相が形成されることを確認した。また、サイクル試験を行ったところ、0.5Cレート（= 139.5 mA g-1）において100サイクル以上にわたって、約250 mAh g-1の安定した容量を示した。ハードカーボン負極については、K[FSA]-[C3C1pyrr][FSA]イオン液体中40℃で充放電試験を行ったところ、電流密度20 mA g-1において約180 mAh g-1の可逆容量が得られた。
K[FTA]-[C4C1pyrr][FTA]イオン液体を用いた場合においても、同様にグラファイト負極の良好な動作を確認した。さらに、デュアルカーボン電池としての可能性を探るべく、M[FTA]-[C4C1pyrr][FTA] (M = Li, K)イオン液体中におけるグラファイトの正極としての挙動も評価した。その結果、100 mAh g-1程度の可逆容量が10サイクルにわたって得られた。XRD分析の結果、ステージ1およびステージ2のFTA-GICに帰属されるXRDパターンが観測され、アニオンの挿入脱離に伴って可逆容量が発現していることを明らかにした。
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[Journal Article] Application of Ionic Liquid as K-Ion Electrolyte of Graphite//K2Mn[Fe(CN)6] Cell2020
Author(s)
Hiroo Onuma, Kei Kubota, Shotaro Muratsubaki, Tomooki Hosaka, Ryoichi Tatara, Takayuki Yamamoto, Kazuhiko Matsumoto, Toshiyuki Nohira, Rika Hagiwara, Hiroshi Oji, Satoshi Yasuno, Shinichi Komaba
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Journal Title
ACS Energy Letters
Volume: 5
Pages: 2849-2857
DOI
Peer Reviewed
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