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。

浓缩的电解质溶液以高浓度溶解Li盐，它作为一种新的电解质材料引起人们的注意，可以进一步改善锂离子电池的性能。然而，浓缩电解质由于高盐浓度而具有高粘度和低离子转运性能的问题。这项研究旨在将申请人开发的新的不对称LI盐应用于表现出浓缩电解质的LI盐，并在浓缩电解质中实现出色的LI离子转运性能（低粘度，高离子电导率和高液离子传输速率）。特别是，我们试图使用具有不同电子撤离取代基的不对称的LI盐来调整反腐盐的刘易斯碱性，从而精确地控制着浓缩电解质中Li盐的可分离性。这揭示了与Li盐结构的变化相关的LI离子溶剂化环境，LI离子转运性能与电化学稳定性之间的关系，以及通过不对称的LI盐与Li盐化学结构之间的关系扩大液体温度范围的效果。今年，我们准备了用于升华纯化设备和高真空泵的实验设备，以合成和纯化不对称的LI盐。此外，这些被用来合成具有三种非对称阴离子的新李盐，并制备了浓缩电解质。所有由新的不对称LI盐制成的浓缩电解质在室温下表现出液态，发现与使用对称的LI盐相比，与常规浓缩电解质相比，LI离子转导速率更高。将来，我们将继续进行粘度测量和电化学稳定性测量，尤其是，将阐明阴离子结构与浓缩电解质的物理性能之间的相关性。

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