Liイオン二次電池用CO2/エポキシド共重合型固体高分子電解質材料の開発
Liイオン二次電池に代表されるエネルギー貯蔵デバイスに使用可能なCO2/エポキシド共重合型固体高分子電解質の開発を目指します。固体高分子電解質の問題である低イオン伝導性や電極との界面抵抗性を改善し、高容量、長寿命、軽量、高安全性を可能にするフィルム型電池の開発を目指します。
| 研究機関・所属 | 東京農工大学 大学院工学研究院 応用化学部門 |
|---|---|
| 氏名・職名 | 富永 洋一 講師 |
| 研究テーマ名 | フィルム型エネルギーストレージデバイスへの応用を指向した二酸化炭素/エポキシド共重合型固体高分子電解質の開発 |
| 応用想定分野 | リチウムイオン二次電池 |
技術紹介
リチウムイオン二次電池は、その高いエネルギー密度と、小型化・軽量化に柔軟性が高い特性から電気自動車や携帯端末機器など近年の様々なエレクトロニクス機器のエネルギー源として利用されています。
リチウムイオン二次電池の基本構造は正極材料層、負極材料層、電解質層からなっております。電解質層は電池の性能を左右する重要な材料です。リチウムイオン二次電池用固体高分子電解質材料として、CO2/エポキシド共重合体を応用する研究を進めてきました。CO2/エポキシド共重合体は、様々な金属塩を溶解する能力を有し、金属塩濃度の増加により伝導度を高めることが判明しました。また、超臨界CO2溶媒による処理技術でイオン伝導度が高くなることを見出しています。更に、SiO2などの無機フィラーの充填により、伝導度が高くなることを見出しています。今後は、これらの合わせ技で、固体高分子電解質の研究開発を進めます。
技術の特徴
- （１）
- リチウムイオン二次電池用固体高分子電解質材料として、CO2/エポキシド共重合体を応用する研究を進めてきました。CO2/エポキシド共重合体は、様々な金属塩を溶解する能力を有し、金属塩濃度の増加により伝導度を高めることが判明しました。60%まではフィルム化が可能です。
金属塩濃度の増加によるガラス転移温度(Tg)の低下を引き起こす特異的な挙動を示します。 - （２）
- 超臨界CO2溶媒による処理技術でイオン伝導度が高くなることを見出しています。
- （３）
- SiO2などの無機フィラーの充填により、伝導度が高くなることを見出しています。
従来技術との比較
特許出願状況
- （１）
- 用途特許を出願予定
- （２）
- 基本特許、東京農工大出願、特願2010-72749、出願日2010年3月26日「固体高分子電解質、固体高分子電解質フィルム、固体高分子電解質フィルムの製造方法及び脂肪族ポリカーボネート」
研究者からのメッセージ
CO2/エポキシド共重合体は、様々な金属塩を溶解する能力を有し、金属塩濃度の増加により伝導度を高めることが判明しました。
参考：
発表論文：
- １．
- Y. Oe, Y. Tominaga, "Utilization of carbon dioxide for polymer electrolytes [I]: Effect of supercritical treatment conditions on ionic conduction in amorphous polyether/salt mixtures", Electrochimica Acta, 57, 176-179 (2011).
- ２．
- M. Nakamura, Y. Tominaga, "Utilization of carbon dioxide for polymer electrolytes [II]: Synthesis of alternating copolymers with glycidyl ethers as novel ion-conductive polymers", Electrochimica Acta, 57, 36-39 (2011).
- ３．
- Y. Tominaga, T. Shimomura, M. Nakamura, "Alternating copolymers of carbon dioxide with glycidyl ethers for novel ion-conductive polymer electrolytes", Polymer, 51 (19), 4295-4298 (2010).
