成果報告書詳細
管理番号20110000000049
タイトル*平成21年度中間年報 次世代自動車用高性能蓄電システム技術開発/次世代技術開発/リチウムイオン液体を用いた安全性と高性能を兼ね備える蓄電システム構築
公開日2011/1/25
報告書年度2009 - 2009
委託先名国立大学法人横浜国立大学
プロジェクト番号P07001
部署名燃料電池・水素技術開発部
和文要約和文要約等以下本編抜粋:1. 研究開発の内容及び成果等
1.1 リチウムイオン液体の研究開発
本質的に安全性の高い高効率リチウム系二次電池蓄電システムを構築するためには、電解質の不燃化、固体化、さらには電極-電解質界面構造の最適化が不可欠である。リチウム電池用電解質として、イオン液体を溶媒に用いリチウム塩を添加した系は、電池の熱的安定性の向上が期待されるため、活発に研究されている。しかし、これらの電解質はリチウムイオン濃度(活量)が低い、リチウムイオン輸率が低い、濃度分極が起こるなどの課題も残されている。我々は、リチウムイオン液体の新概念として、リチウムイオン配位子-リチウム塩錯体の溶融体が一種のイオン液体として機能することを提案している。これまでに、リチウムイオンに配位できるトリグライム (G3) および テトラグライム (G4) をリチウムイオン配位子に、Li[N(SO2CF3)2] (LiTFSA)をリチウム塩として (図1)、配位子とリチウム塩を1:1 で混合した等モル錯体は室温で液体であり、低蒸気圧、難燃性といったイオン液体類似の特性を示す事を見出した。これらの溶融錯体は、高いリチウムイオン濃度、高リチウムイオン輸率、広い電位窓などの特徴も有し、リチウム系二次電池電解質として適用可能であることを明らかにした。本年度は、新規リチウムイオン液体のために非対称グライム配位子の分子設計を進め、溶融錯体の物性および電池特性を検討
した。
英文要約Title: Development of High-performance Battery System for Next-generation Vehicles: Next-generation technology development: Development of Electric Storage System with high safety and efficiency using Ionic Fluid of Lithium Salt (FY2007-FY2011) FY2009 Annual Report
We have investigated the molecular design of novel lithium ionic liquids with a good conductivity in a wide temperature range and synthesized lithium complexes with a lithium salt with an extremely low Lewis basicity and a ligand having all polar groups interacting with lithium ion. The thermal properties, ionic conductivity, viscosity, diffusion coefficient, potential windows etc. have been measured. In FY2009, we investigated the effects of molecular structures on the physicochemical properties of the glyme-Li salt molten complexes. Asymmetric structure was introduced into the glyme molecules by changing the terminal alkyl group. Asymmetric structures of cation or anion generally have the effect in decreasing viscosity, melting point and glass transition point for RTILs. Asymmetric glymes were mixed with LiTFSA at equimolar concentration and all of the obtained glyme complexes were liquid states. The asymmetric glyme complexes have low viscosity, melting point, and glass-transition temperature than those of the symmetric glyme complexes as we expected. However, the ionic conductivity of glymes with ethyl group was the same as that of symmetry types. Ion conductivity of the glyme complex with butyl group was lower than that with symmetric methyl groups. The low ion conductivity was attributed to a decrease in the molar concentration. From the result of linear sweep voltammetry, it was revealed that the glyme complexes have good electrochemical stability, and the electrochemical window was 0-5V vs. Li / Li+.
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