权益分类	功能权益	普通用户	{{item.name}}会员
{{category.name}}	{{benefitItem.name}}

Lithium ion intercalation into graphite in aqueous media

水介质中锂离子嵌入石墨

基本信息

批准号：
22K19087
负责人：
山田裕貴
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Osaka 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 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、リチウムイオン電池に使用されている電解液を有機溶媒系から水系に置き換えることを目的とする。その際に問題となるのが負極反応である。リチウムイオン電池の負極には黒鉛が用いられ、その充放電反応（リチウムイオンの挿入脱離反応）は極めて低い電位（強還元雰囲気）で起こるため、水の還元分解（水素発生）と競合してしまう。本研究では、低電位における水の還元分解反応を高度に抑制可能な黒鉛電極/電解液界面を探索した。本年度は、電極表面における水の還元分解反応の素過程について調べるとともに、黒鉛表面の疎水化手法について検討した。電極表面における水分子の状態を分光法により調べた結果、水系電解液のリチウム塩濃度によって水分子の表面集積状態が異なることが分かった。既に観察されているリチウム塩高濃度化による水の還元分解抑制の一因となっていると考えられる。また、黒鉛表面の疎水化手法として、疎水性ポリマーによる被覆方法について検討した。次年度に高濃度水系電解液（水和融体電解液）を組み合わせた評価を実施する。本研究により明らかとなった水の還元分解反応の素過程は、水素発生抑制に向けた重要な学術知見となる。競合する水素発生反応の抑制により、黒鉛電極へのリチウムイオン挿入反応に成功すれば、安全かつ高性能な水系リチウムイオン電池の実現が期待される。現行リチウムイオン電池は、使用されている有機電解液が可燃性であるため、火災事故が多発し、更なる用途拡大に向けた大きな障壁となっている。水系リチウムイオン電池では、火災リスクを最小化することができるため、火災事故が絶対に許されない用途への応用が大きく拡大する。

In this study, the purpose of this study was to replace the organic solvent-based electrolyte and the water-based electrolyte used in this research. The problem of this problem is the negative polarity reaction. The negative electrode of the リチウムイオン battery is a black lead が with a いられ and a その charge and discharge reaction (リチウムイオンの insertion and detachment reaction ) は extremely low い potential (strong reduction atmosphere 囲気) でこるため, water のreduction decomposition (hydrogen 発生) と合合してしまう. This study explores the possibility of highly inhibiting the reductive decomposition reaction of water at low potential and at the black lead electrode/electrolyte interface. This year, the reduction and decomposition of water on the electrode surface and the hydration process of water on the electrode surface have been carried out. The state of water molecules on the electrode surface, the results of spectrometry, and the water-based electrolyte solutionリチウム塩concentrationによってThe surface accumulation state of water molecules is differentなることが分かった. It is a cause of the high concentration of water and the inhibition of reduction and decomposition of water.また, black lead surface hydration technique として, water-based ポリマーによる coating method について検した. In the following year, the high-concentration aqueous electrolyte (water and melt electrolyte) will be used for the evaluation of the group. This research is an important academic insight into the process of water reduction and decomposition of water and the inhibition of water production. The anti-reaction inhibitor used in conjunction with the hydrogenated water and the black lead electrode inserted into the anti-reaction device Successful, safe, high-performance, water-based R&D battery is expected. The current リチウムイオン battery is based on the flammability of the organic electrolyte usedめ、Fire accident が多発し、Change なるpurpose 拡大に向けた大きなBarrier となっている. Water-based リチウムイオンbattery では, fire リスクをminimized することができるため、Fire accident がJu対に Xu されないpurpose への応用が大きく拡大する.