Development of Soft Solid Electrolytes for All-Solid-State Magnesium Secondary Batteries

全固态镁二次电池软固体电解质的开发

基本信息

批准号：
22K19072
负责人：
藤田正博
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Sophia University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

柔粘性イオン結晶（IPC）は可塑性を有する柔らかい結晶であり、熱・電気化学的安定性に優れ、イオン伝導性を示すことから新規固体電解質として期待される。今年度は、固体でありながら電解液の導電率に匹敵する高イオン伝導性IPCを開発することに注力した。まず、側鎖長の異なる2種類のピロリジニウムカチオン（エチルメチルピロリジニウムカチオン（P12）、ジエチルピロリジニウムカチオン（P22））と2種類のスルホニルアミドアニオン（ビスフルオロスルホニルアミド（FSA）、ビストリフルオロメチルスルホニルアミド（TFSA））を組み合わせた4種類のIPCを合成した。これらIPCにMg塩を添加し、IPCのイオン構造、およびMg塩濃度が固体電解質の諸特性に及ぼす効果を調査した。IPC/Mg塩複合体の相転移挙動、結晶構造、Mg塩解離度、電気化学特性は、アニオンの構造によって大きく変化した。FSA系IPC複合体はMg塩濃度の増加に伴い、アモルファス化した。TFSA系IPC複合体はMg塩濃度の増加に伴い融点が低下した。ラマン分光測定より、FSA系IPC複合体はMg塩の解離が促進され、TFSA系IPC複合体はMgとTFSA間でクラスターイオンを形成していることが示唆された。IPC/Mg塩複合体のイオン伝導度は、いずれの系においても、Mg塩濃度の増加に伴い向上した。サイクリックボルタンメトリーを行った結果、Mgの酸化還元挙動が観測された。IPC/Mg塩複合体は、Mgイオン伝導体として機能することがわかり、意義深い成果である。

软粘度离子晶体（IPC）是具有可塑性，出色的热和电化学稳定性的软晶体，预计将是一种新的固体电解质，因为它们具有出色的离子电导率。今年，我们专注于开发高离子传导性IPC，该IPC与电解质的电导率相当。首先，合成了四种类型的IPC，结合了两种类型的吡咯烷阳离子，具有不同的侧链长度（乙基甲基吡咯烷阳离子（p12）和二乙基吡咯烷阳离子（p22）和两种类型（TFSA））。将MG盐添加到这些IPC中，以研究IPC的离子结构和MG盐浓度对固体电解质特性的影响。 IPC/MG盐络合物的相过渡行为，晶体结构，MG盐解离的程度和电化学特性显着改变了阴离子的结构。基于FSA的IPC复合物随着MG盐浓度的增加而变得无定形。基于TFSA的IPC复合物的熔点随着MG盐浓度的增加而降低。拉曼光谱法表明，基于FSA的IPC复合物促进了MG盐的解离，并且基于TFSA的IPC复合物形成了MG和TFSA之间的群集离子。随着两个系统中MG盐浓度的增加，IPC/MG盐配合物的离子电导率得到改善。循环伏安法表明，观察到Mg的氧化 - 雷克斯行为。 IPC/MG盐配合物充当MG离子导体是一个有意义的成就。