次世代蓄電デバイスに資する濃厚電解液の探索と固液界面の分子論的解明

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イオン伝導は電池性能に密接に関係しており，特異的イオン伝導を発現する電解液の開発が求められている．最近，超濃厚電解質溶液 (SCES)やイオン液体を電解液とするリチウムイオン二次電池 (LIB) において，特異的なイオン伝導や電極反応が生じている可能性が見出された．SCESや新規イオン液体はイオンが過剰に存在し，電極/電解液界面の溶液描像は従来の希薄電解液と異なると考えられるが，その描像はあきらかではない．本研究では，SCESや新規イオン液体を用いたLIBを作製し，電極からバルク溶液までの電極/電解液界面の溶液構造を明らかにするとともに，新規次世代蓄電池用電解液の開発を目指す．電極/電解液界面の溶液構造を解明し，その描像を一般化するためには，高いLi+イオン伝導率やLi輸率が発現するSCESやイオン液体といった濃厚電解液を探索する必要がある．今年度，オリゴエーテル鎖を有する陰イオンとLi+イオンからなるリチウムイオン液体について，オリゴエーテル鎖の長さが異なる非対称陰イオンの合成に成功した．種々の非対称なオリゴエーテル鎖を有するリチウムイオン液体は，すべて同じ長さのオリゴエーテル鎖をもつ系よりも粘性が減少し導電率およびLi輸率が向上した．また，組み合わせるオリゴエーテル鎖の長さによって，物性に偶奇性が現れることを見出した．また，溶媒和イオン液体を用いたリチウム硫黄電池のin-situインピーダンス測定を試みて，電池駆動時の電極/電解液界面の描像を明らかにすることができた．