イオン輸送理論と分子設計論のクロスオーバーによるシングルイオン伝導電解液の創製

通过离子输运理论和分子设计理论的交叉创建单离子导电电解质

基本信息

批准号：
22KJ1402
负责人：
重信圭佑
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Okayama University (2023)Yokohama National University (2022)
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

项目摘要

イオン輸送の詳細を明瞭及び平易にする目的から、イオンのみからなる物質である溶融塩とリチウムイオン液体に着目し、リチウムイオン輸率を始めとした輸送特性の評価を行った。溶融塩 lihtium (fluorosulfonyl)(trifluorosulfonyl)amide やオリゴエーテルカルボキシレート系リチウムイオン液体 lithium 2,5,8,11-tetraoxatridecan-13-oateではリチウムイオン輸率（アニオンブロッキング条件下）が1となり、濃度分極が生じずリチウムイオンのみが輸送する事を確認した。しかしながら、4価のホウ酸エステルをアニオンとするホウ酸エステル系リチウムイオン液体 Li[B(mPEG3)2(OHFIP)2]及びLi[B(mPEG3)2(OTFA)2]では、0.25、0.77であり濃度分極が生じてしまう事を確認した。温度可変NMR及びFAB-MS測定により、ホウ酸エステルアニオン中のB-O結合で側鎖交換が生じている事に加え、リチウムイオン液体中で3価のホウ酸エステル（溶媒）とリチウム塩が生じる事を確認し、ホウ酸エステル系リチウムイオン液体は溶媒とリチウム塩が生じる平衡反応を有する事が明らかとなった。従って、イオンのみからなる溶融塩及びリチウムイオン液体系において、溶媒とリチウム塩が生じる平衡反応を有する場合、濃度分極が生じ輸率が1とならない事が明らかとなった。

为了澄清和简化离子传输的细节，我们重点研究了仅由离子组成的熔盐和锂离子液体，并评估了它们的传输特性，包括锂离子传输数。熔盐锂(氟磺酰基)(三氟磺酰基)酰胺和低聚醚羧酸酯类锂离子液体2,5,8,11-四氧十三-13-酸锂中，锂离子迁移数(阴离子阻断条件下)为1，确认了仅传输锂离子而没有发生任何情况。然而，在以四价硼酸酯作为阴离子的硼酸酯类锂离子液体Li[B(mPEG3)2(OHFIP)2]和Li[B(mPEG3)2(OTFA)2]中，已确认发生浓差极化。变温NMR和FAB-MS测定表明，除了在硼酸酯阴离子中的B-O键处发生侧链交换之外，在锂离子液体中生成了三价硼酸酯(溶剂)和锂盐。酯基锂离子液体发生平衡反应，生成溶剂和锂盐。因此，已经清楚的是，在仅由离子组成的熔盐和锂离子液体体系中，当溶剂和锂盐之间发生平衡反应时，会发生浓差极化，并且转移数不会变为1。

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

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

Ion Transport in Glyme‐ and Sulfolane‐Based Highly Concentrated Electrolytes