固液二相電解質を用いた液体ナトリウム金属二次電池

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前年度には液体ナトリウム金属負極と固体電解質界面について、新たに開発した加圧型セルでの評価に基づき、１５０℃で長期的な液体ナトリウム金属の析出溶解サイクルが可能であることを示している。また、電解質としては、硫黄の酸化還元挙動を引き出すためにトリフレートアニオンを含むビス（トリフルオロメチルスルフォニル）アミド無機溶融塩(Na[OTf]-Cs[TFSA])が適切であることを見出した。今年度はさらに適切なナトリウムイオン組成を明らかにするため、Na[OTf]とCs[TFSA]の混合比率の最適化を進めた。密度、粘性率、イオン伝導率を異なる比率で調べたところ、Na[OTf]が増えるにつれて、密度は減少し、粘性率は増加し、イオン伝導率は低下することがわかった。粘性率とイオン伝導率については、より小さなナトリウムイオンが増えることによって、静電相互作用が強くなることが原因であると考えられる。また、充放電挙動を調べたところ、Na[OTf]分率が最も低い20%の場合のみ低電位側で多硫化物イオンの還元が進むことが分かった。これはNa[OTf]分率が高くなると、多硫化物イオンの溶解度が下がるためであると考えられる。実際に目視で溶解度を調べた結果、上記の通り溶解度が変化することが確認された。正極活物質については硫黄だけでなく、室温付近での性能がよく知られているポリアニオン系材料やフッ化物材料について、基礎的な電気化学挙動が確認されており、次年度以降、探索範囲を広げて、より適切な溶融塩を調べる。