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。

含有高浓度溶解的锂盐的浓缩电解质作为可以进一步提高锂离子电池性能的新型电解质材料而引起人们的关注。然而，浓电解质由于盐浓度高而存在粘度高和离子传输性能低的问题。在这项研究中，我们将申请人开发的一种新型不对称锂盐应用于表现出锂离子跳跃传导的浓电解质中的锂盐，并将其应用于具有优异的锂离子传输性能（低粘度、高离子电导率），目的是实现高锂离子传输能力和高锂离子迁移数。特别是，我们尝试通过使用具有不同吸电子取代基的不对称锂盐并调节抗衡阴离子的路易斯碱度来精确控制浓电解质中锂盐的解离。通过这一点，我们阐明了由于锂盐结构的变化而导致的锂离子溶剂化环境、锂离子传输特性和电化学稳定性之间的关系。我们正在尝试阐明化学结构之间的关系。今年，我们安装了升华纯化设备和高真空泵的实验设备，用于合成和纯化不对称锂盐。此外，利用这些，我们新合成了具有三种不对称阴离子的锂盐，并制备了它们的浓缩电解质。研究发现，所有由新型不对称锂盐制成的浓缩电解质在室温下均呈现液态，并且比由传统对称锂盐制成的浓缩电解质表现出更高的锂离子迁移数。未来，我们将继续进行粘度测量和电化学稳定性测量，特别是阐明浓电解质的阴离子结构和物理性质之间的相关性。

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