相転移ゲル中における高速イオン輸送とその制御

相变凝胶中的快速离子传输及其控制

• 批准号: 08229211
• 负责人: 小山 昇
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Tokyo University of Agriculture and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-08229211/
• 关键词: ゲル電解質; 体積相転移; 高速イオン輸送; イオン伝導度制御; イオン伝導シャッター

温度の変化に伴い体積相転移を示すゲル中では、膨潤時においては高速イオン輸送が可能であるのに対して、収縮時にはイオン輸送速度が低くなるため、輸送速度の温度による制御が可能になる。この機能は、二次電池の熱感知シヤッターへ応用が可能である。また、このようなゲルに酸化還元活性基を導入してレドックスゲルとすれば、酸化還元反応に伴ってイオン輸送速度が変化するため、過充電・過放電防止シヤッターなどへ応用が可能になる。本研究では、体積相転移レドックスゲルについて、1)体積変化速度の改善、および2)酸化還元電位の制御、について研究を行った。ゲルは、N-イソプロピルアクリルアミドとフェロセニルエチルアクリレートをN,N'-メチレンビスアクリルアミドとともに共重合させることにより合成した。フェロセニルエチルアクリレートを従来用いていたビニルフェロセンに代えて用いることにより、ポリマー主鎖からフェロセンまでの距離を長くした。その結果、ゲルの膨潤・収縮速度およびゲル内における電荷伝達速度が速くなった。これは主に、フェロセン基が動きやすくなったためと考えられる。また、フェロセニルエチルアクリレートの代わりにビニルピリジンを共重合し、ピリジン基にルテニウムEDTAなどの金属錯体を配位結合させることにより、さまざまな酸化還元電位を持つゲルを作製することができた。これにより、応用目的に応じた酸化還元電位を持つゲルの作製が可能になった。

在表现出体积相变温体变化的凝胶中，高速离子在肿胀过程中可能发生了可能性，而在收缩期间，离子传输速度降低，因此可以通过温度控制运输速度。该功能可以应用于二级电池的热检测百叶窗。此外，当将氧化活性基团引入这样的凝胶中以形成氧化还原凝胶时，由于氧化还原反应而导致的离子传输速率变化，从而可以将其应用于剪切剂等，以防止过度充电和过度发育。在这项研究中，我们研究了1）体积变化率的提高和2）控制氧化还原潜力的体积相变氧化还原凝胶的潜力。通过将N-异丙基丙烯酰胺和铁丙基乙烯酯与N，N'-甲基二亚乙烯酰胺一起合成凝胶。使用先前使用的乙烯基乙烯酯代替乙烯基乙烯酯，并增加了与聚合物主链的距离。结果，凝胶的肿胀和收缩率和凝胶内的电荷转移速率增加。人们认为这主要是因为二革新群体变得更容易移动。此外，通过将乙烯基吡啶代替乙烯基甲基丙烯酸酯共聚，并协调一种金属络合物（例如ruthenium edta）与吡啶基团，可以产生具有各种氧化氧化潜能的凝胶。这可以使凝胶根据其应用目的制备氧化还原电位。

项目成果

岩久正裕: "Electrochemical Behavior of Ferrocene in a Polymethacrylate Gel Electrolyte" 電気化学および工業物理化学. (印刷中). (1997)

Masahiro Iwahisa：“聚甲基丙烯酸酯凝胶电解质中二茂铁的电化学行为”电化学和工业物理化学（出版中）。

立間徹: "Macromolecule-Metal Complexes Exhibiting Phase Transition" Polymers for Advanced Technologies. (印刷中). (1997)

Toru Tachima：“展示相变的高分子金属复合物”用于先进技术（印刷中）。

立間徹: "レドックスゲル:ゲル電極への応用" ゲルテクノロジー. (印刷中). (1997)

Toru Tachima：“氧化还原凝胶：凝胶电极的应用”凝胶技术（正在出版）。