成果報告書詳細
管理番号20130000000018
タイトル平成23年度成果報告書 平成23年度採択先導的産業技術創出事業11B01010c イオン液体を用いた常温作動ナトリウム?硫黄電池の研究開発 平成23年度中間
公開日2013/3/20
報告書年度2011 - 2011
委託先名国立大学法人横浜国立大学 獨古 薫
プロジェクト番号P00041
部署名技術開発推進部
和文要約常温作動ナトリウム?硫黄電池に適したイオン液体電解質の探索とその基礎物性、電気化学特性、電池適用について検討を行った。その結果、以下の知見を得た。
1.イオン液体はプロピレンカーボネートなどの汎用有機溶媒と比較して熱安定性に優れ、室温において比較的良好なイオン伝導性を示す。
2.イオン液体はナトリウム金属に対して比較的安定であり、電気化学的なナトリウム金属の析出・溶解挙動も良好であり、ナトリウム金属を負極とした電池を構築できる可能性が示された。
3.プロピレンカーボネートやテトラグライムなどの汎用有機溶媒を用いた電解液では、ナトリウム?硫黄電池の充電放電は困難であったのに対し、イオン液体を電解質に用いると、可逆的な充電・放電が可能であることを確認した。
4.イオン液体をナトリウム?硫黄電池の電解質に用いたところ、30 oCにおいて700 mAh/g以上の初期放電容量を示し、90%以上のクーロン効率で放電と充電を繰り返すことが可能であった。
5.ナトリウム?硫黄電池は、充放電サイクルを重ねると著しい容量の低下が起きることが分かった。これは硫黄電極の体積膨張・収縮により、活物質である硫黄の電極からの脱落が原因であると考えられる。
英文要約Room temperature ionic liquids (RTILs) were used as electrolytes for sodium-sulfur batteries. The solubility of polysulfide, which is a reaction intermediate formed by the redox conversion process at the carbon/sulfur composite cathode, is low in the RTILs, leading to the high coulombic efficiency of charge-discharge reaction in the sodium-sulfur batteries. However, the capacity of the cell faded rapidly as increasing the charge-discharge cycle number. This capacity fade was attributed to the volume change of sulfur particle within the carbon/sulfur composite cathode during the charge/discharge reactions. Probably, the volume change breaks the electronic conduction path within the cathode and causes the low utilization of active material.
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