高速イオン伝導が可能な電子－イオン混合伝導性有機材料の創成と伝導メカニズムの解明

创建能够高速离子传导的混合电子-离子导电有机材料并阐明传导机制

• 批准号: 19K15396
• 负责人: 正村 亮
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Tsuruoka National College of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K15396/
• 关键词: シングルイオン電導性ポリマー; カーボンナノチューブ; Li負極二次電池; イオン伝導; シングルイオン伝導; 複合材料; 二次電池; リチウムデンドライト; シングルイオン伝導性ポリマー; リチウムイオン伝導; 酸化グラフェン; π共役系; 混合伝導; π共役系ポリマー; イオン液体型ポリマー; イオン液体; 電子伝導

本研究では、電子伝導体とイオン伝導体を精密に複合化させ、1種類の材料中で電子伝導とイオン伝導を同時に有する、「新規混合伝導性有機材料」の創成を行っている。2022年度は、電子電導性材料であるカーボンナノチューブ（CNT）と、シングルLiイオン伝導性ポリマーであるポリスチレンスルホニルイミド-Li（PSTFSI-Li）との混合材料を作成し、Li負極表面へのコーティング膜として、各種物性評価やLi-Li対象セルへ実装してのサイクル評価を行った。CNTは各種有機溶媒へ不溶のため、CNTとPSTFSI-Liを有機溶媒中で撹拌しても混合できない。そのため本研究では、CNTへの吸着部位であるピレン誘導体を側鎖に有するモノマーを合成し、PSTFSI-Liとの共重合体を合成した。この共重合体を用いることにより、CNTとPSTFSI-Liとを有機溶媒中で均一に分散させることに成功した。この分散液を新規なコーティング材料として、Li負極上へ塗布し、Liの溶解析出反応時の安定化を目指した。本材料をLi-Li対象セルのLi金属上にスピンコーティングして、充放電にともなうLiの溶解/析出反応の繰り返し試験を行った。その結果、コーティングをしていない場合や、PSTFSI-Liのみをコーティングした場合と比較して、Liの溶解/析出サイクル増加にともなう過電圧の上昇が抑制され、長期での安定化が示唆された。これはコーティングによって電極界面での電解液の分解が阻害され、絶縁性の不動態膜の吸着が抑制された結果であると推測される。

This study で は, electronic 伝 conductor と イ オ ン 伝 composite conductors を precision に さ せ, 1 species の material で electronic 伝 guide と イ オ ン 伝 guide を に at the same time have a す る, "the new rules mixed 伝 conductivity organic material" の chuang cheng を line っ て い る. 2022 は, electronic conductivity materials で あ る カ ー ボ ン ナ ノ チ ュ ー ブ (CNT) と, シ ン グ ル Li イ オ ン 伝 conductivity ポ リ マ ー で あ る ポ リ ス チ レ ン ス ル ホ ニ ル イ ミ ド - Li (PSTFSI - Li) と の composite を made し, Li cathode surface へ の コ ー テ ィ ン グ membrane と し て, all kinds of property assessment 価 や L i-Li compete with セ へ へ actual equipment <s:1> て サ サ サ 価を 価を った evaluation 価を った practice った. CNT <s:1> various organic solvents へ insoluble in <s:1> ため, CNTとPSTFSI-Liを organic solvents で撹 mixed with <s:1> て て な mixed with で な な な ため で な で で で で で ため で撹. そ の た め this study で は, CNT へ の sorption part で あ る ピ レ ン inductor を side lock has す に る モ ノ マ ー を synthetic し, PSTFSI - Li と の weigh fit を synthetic し た. こ の weigh fit を with い る こ と に よ り, CNT と PSTFSI - Li と を で に uniformly dispersed in organic solvent さ せ る こ と に successful し た. こ の dispersion を new rules な コ ー テ ィ ン グ material と し て anode へ し coated, Li, Li の precipitate dissolve when the 応 の stabilization を refers し た. This material を Li - Li like セ seaborne ル の Li metal に ス ピ ン コ ー テ ィ ン グ し て, charge and discharge に と も な う Li の dissolution/precipitation anti 応 の Qiao り return し test line を っ た. そ の results, コ ー テ ィ ン グ を し て い な い や, PSTFSI - Li の み を コ ー テ ィ ン グ し た occasions と compare し て, Li の dissolution/precipitation サ イ ク ル raised plus に と も な う CLP 圧 の rise が restrain さ れ, long-term で の stabilization が in stopping さ れ た. こ れ は コ ー テ ィ ン グ に よ っ て electrode interface で の の electrolyte decomposition が resistance against さ れ, never try の is not dynamic membrane の sorption が inhibit さ れ た results で あ る と speculation さ れ る.

项目成果

Synthesis and Properties of Graphene Oxide Composite Electrolyte Membrane with Single Ion Conductivity

单离子电导氧化石墨烯复合电解质膜的合成及性能

• 发表时间: 2021
• 期刊: International Symposium on Advances in Technology Education Conference proceedings
• 作者: Ryo Shomura;Ryota Tamate;Takashi Morinaga;Takaya Sato;Kazunori Takada
• 通讯作者: Kazunori Takada

Synthesis of Protonic Ionic Liquid Polymers for Application to PEFC Electrolytes and Their Electrical Characterization

PEFC电解质用质子离子液体聚合物的合成及其电学表征

• 发表时间: 2020
• 作者: 佐藤 瑠星;正村 亮;伊藤 滋啓;森永 隆志;佐藤 貴哉
• 通讯作者: 佐藤 貴哉

新規アニオン性イオン液体型ポリマーのPEFC用電解質としての応用と電気特性評価

新型阴离子型离子液体聚合物作为PEFC电解质的应用及电性能评价

• 发表时间: 2022
• 作者: 柴田 紘;佐藤 瑠星;正村 亮;伊藤 滋啓;本間 彩香;森永 隆志
• 通讯作者: 森永 隆志

Novel Use of a Pyridinium Salt to Form a Solid Electrolyte Interphase (SEI) on High Voltage Lithium-Excess Layered Positive Active Material

新型使用吡啶盐在高压过量锂层状正极活性材料上形成固体电解质中间相（SEI）

• DOI: 10.1246/bcsj.20200329
• 发表时间: 2021
• 期刊: Bulletin of the Chemical Society of Japan
• 影响因子: 4
• 作者: Shomura Ryo;Sakakibara Keita;Marukane Shoko;Nakamichi Kimiyo;Morinaga Takashi;Tsujii Yoshinobu;Sato Takaya
• 通讯作者: Sato Takaya

CNT/シングルリチウムイオン伝導性ポリマーコンポジットの開発と二次電池材料への応用

CNT/单锂离子导电聚合物复合材料的研制及其在二次电池材料中的应用

• 发表时间: 2022
• 作者: 正村 亮;玉手 亮多;森永 隆志;佐藤 貴哉;松田 翔一
• 通讯作者: 松田 翔一