イオン伝導性高分子を電子移動反応場に用いた機能界面の形式と高効率固体電池

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従来、電子移動反応場を提供するイオン伝導性の媒体として用いられてきた水や有機溶媒等の液体溶媒に代わり、近年、固体状態でイオンを高速かつ選択的に伝導できる高分子(イオン伝導性高分子)の研究が進み、これを電子移動反応場として用いようとする試みが活発に行われている。特に、イオン伝導性高分子を固体電解質として用いたリチウム固体二次電池の実現は、その優れた安全性のため、また昨今のエネルギー・地球環境問題からの要請も相俟ってその実現に大きな期待が寄せられている。しかし、イオン伝導性高分子を用いた固体リチウム二次電池の実現あるいはその高効率化のためには、イオン伝導性高分子のさらなるイオン導電率の向上や固体電解質/電極活物質間の迅速な電子移動反応等、克服しなければならない問題がある。特に、液体電解質の持つ分子ダイナミクス、濡れ性、浸透性は、固体電解質とすることで著しく低下あるいはなくなるために、迅速な電子移動反応を可能とする機能界面の形成が困難となる。本研究の目的は、電子移動反応の場にイオン伝導性高分子を用い、電極活物質との間で迅速な電子移動反応を可能とする機能界面を構築し、これを高効率固体リチウム二次電池創製のための方法論とすることにある。本研究では、リチウム金属/高分子固体電解質間の電子移動過程が高分子ダイナミクス、特に構造中の自由末端基密度と相関するという観点から研究を進め、リチウム金属/高分子固体電解質間の電荷移動過程の支配因子を整理した。