新規リチウム塩を用いた濃厚電解液のイオン溶媒和と基礎物性に関する研究

新型锂盐浓电解质的离子溶剂化和基本物理性质研究

• 批准号: 22KF0149
• 负责人: 上野 和英
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: Yokohama National University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KF0149/
• 关键词: 濃厚電解液; イオン輸送特性; 非対称化; ルイス塩基性

Li塩を高濃度に溶解した濃厚電解液はリチウムイオン電池の更なる高性能化を実現可能な新しい電解質材料として注目を集めている。しかしながら、濃厚電解液には高い塩濃度に起因した、高粘性、低イオン輸送特性に課題がある。本研究では、Liイオンホッピング伝導を示す濃厚電解液のLi塩に申請者が独自に開発した新規非対称Li塩を適用し、濃厚電解液において優れたLiイオン輸送特性（低い粘性率、高いイオン伝導性と高いLiイオン輸率）を実現することを目的としている。特に、異なる電子吸引性置換基を有する非対称Li塩を用い、対アニオンのルイス塩基性を調整することで、濃厚電解液中のLi塩の解離性を精密に制御することを試みた。これによって、Li塩構造の変化に伴うLiイオン溶媒和環境の変化やLiイオン輸送特性、電気化学安定性との関係性を明らかにし、Li塩の非対称化による液体温度範囲拡大の効果とLi塩化学構造の関係性の解明を図っている。本年度は、非対称Li塩を合成・精製するために昇華精製装置および高真空ポンプの実験設備を整えた。また、これらを用いて新たに3種類の非対称性アニオンを有するLi塩を合成し、その濃厚電解液を調製した。新規非対称性Li塩からなる濃厚電解液はいずれも室温で液体状態を示し、従来の対称性Li塩を用いた濃厚電解液に比べて高いLiイオン輸率を示すことが分かった。今後は、粘性率測定、電気化学安定性測定を進め、特にアニオン構造と濃厚電解液の物性の相関性を明らかにする。

High concentration of Li dissolved in a dense electrolyte and improved battery performance, making it possible to create new electrolyte materials and concentrate on them. High viscosity and low transport characteristics are the causes of high electrolyte concentration. In this study, the transport characteristics of Li in concentrated electrolyte (low viscosity, high conductivity and high Li transport rate) were studied. In addition, we will try to use asymmetric Li ions with unique electron-attractive substitution groups to adjust the cell surface basicity of the anion and accurately control the dissociation of Li ions in a thick electrolyte. The relationship between the solvent and the environment, the transport characteristics, the electrochemical stability, the temperature range of the liquid, and the chemical structure of the lithium ion battery is discussed. This year, the synthesis, purification and distillation equipment of lithium ion battery were improved. In addition, there are three kinds of asymmetric electrolyte in the system. The new regulation shows that the asymmetric Li concentration is higher than that of the liquid state at room temperature, and the asymmetric Li concentration is higher than that of the liquid state at room temperature. In the future, viscosity measurement and electrochemical stability measurement will be further developed, and the correlation between structure and physical properties of thick electrolyte will be clarified.

项目成果

On the concentration polarisation in molten Li salts and borate-based Li ionic liquids

熔融锂盐和硼酸盐基锂离子液体中的浓差极化

• DOI: 10.1039/d2cp05710g
• 发表时间: 2023
• 期刊: Physical Chemistry Chemical Physics
• 影响因子: 3.3
• 作者: Shigenobu Keisuke;Philippi Frederik;Tsuzuki Seiji;Kokubo Hisashi;Dokko Kaoru;Watanabe Masayoshi;Ueno Kazuhide
• 通讯作者: Ueno Kazuhide