イオン性液体の構造、機能、電池・電気化学分野への応用

第1部 イオン液体の概要・基礎知識

(2017年10月25日 10:00〜11:30)

　イオン液体は、イオンだけからなる常温で液体の塩であり、構成イオンの分子設計を通じた機能開発が可能である。そのような背景から、イオン液体が活躍する分野はイオニクスデバイスからバイオサイエンスと多岐にわたる。本講演では、イオン液体の基礎知識のみならず演者らが取り組んでいる研究分野を中心とした研究展開について述べる。

1. イオン液体の基礎知識
   1. イオン液体とは
   2. 合成方法
   3. 熱的性質
   4. 電気化学的性質
2. 溶媒としての応用
   1. イオン液体の極性
   2. 反応溶媒
   3. 高分子の可溶化
   4. 多糖類の溶解及び分解
3. 電解質としての応用
   1. イオニクスデバイスへの展開
   2. イオン液体の高分子化
   3. 中間相を示すイオン液体
• 質疑応答

第2部 蓄電デバイス適用に向けた イオン液体電解液の熱安定性評価

(2017年10月25日 12:15〜13:15)

　リチウムイオン電池の安全性確保は、さらなる広範な適用への主要課題といえる。この目的で、材料レベルでの難燃性・熱安定性の高いものが種々提案されている。とりわけイオン液体に関しては、多く研究され難燃性電解液材料として期待が大きい。 　ここではリチウムイオン電池への適用を念頭に置いた、イオン液体の熱安定性評価の概要と取組みの例を紹介する。

1. リチウムイオン電池の安全性と電解液
   1. 電池が非安全状態に至る過程と電解液
   2. リチウムイオン電池構成材料の熱安定性評価
2. 難燃性電解液とイオン液体
   1. 難燃性電解液
   2. リチウムイオン電池電解液溶媒としてのイオン液体
   3. リチウムイオン電池電解液添加剤としてのイオン液体
3. イオン液体電解液の熱安定性評価
   • 側鎖にシアノ基を含むイオン液体の調製と評価の例
• 質疑応答

第3部 イオン液体の電解質への応用

～燃えない蓄電池やキャパシタ、次世代太陽電池への可能性～

(2017年10月25日 13:25〜14:25)

　水や有機溶媒を全く含まない液体であるイオン液体は電気化学デバイスにとっては夢であった不揮発性電解液として注目されるようになって以来、その電解液特性についてかなり検討されてきました。 　本講座では特にリチウム二次電池を中心にイオン液体が有機溶媒電解液との相違点が浮き彫りとなるように種々の報告を紹介します。 また、今後の展望として、イオン液体に端を発するユニークな液体電解液であるアルカリ金属低温溶融塩、またユニークな固体電解質の可能性を秘める有機イオン性柔粘性結晶のようなゼロソルベント系物質群について紹介したいと思います。

1. イオン液体の物性とイオン構造の相関性
   1. 融点
   2. 粘度とイオン伝導度
   3. 電位窓
2. リチウム二次電池への適用例
   1. 正極
   2. 負極
   3. レート特性とイオン構造の相関性
3. 熱安定性評価
   1. イオン液体
   2. リチウム塩
   3. 電池材料共存下での熱安定性試験
4. その他のゼロソルベント系電解液 (質)
   1. アルカリ金属中低音溶融塩
   2. 有機イオン性プラスチッククリスタル
• 質疑応答

第4部 イオン液体の考え方を応用した固体イオニクス材料の 開発、次世代二次電池・燃料電池への応用の可能性

(2017年10月25日 14:35〜15:35)

　二次電池や燃料電池向け固体電解質への展開を目的として、イオン液体の持つ優れた特徴を「固体」として利用する試みが精力的に行われています。本講座では、このようなイオン液体を出発点とした固体イオニクス材料に関する研究の概況を紹介します。

1. イオン液体の考え方を応用した固体イオニクス材料の開発
   1. 固体イオニクスについて
   2. イオン液体の考え方を応用した固体材料開発の経緯
   3. イオン液体の考え方を応用した固体材料の特徴
   4. イオン液体との類似点と相違点
2. 次世代二次電池・燃料電池への応用
   1. 二次電池向け固体電解質
   2. 燃料電池向け固体電解質
   3. その他
• 質疑応答

第5部 次世代蓄電池負極へのイオン液体電解液の適応性

(2017年10月25日 15:45〜16:45)

　電気自動車や太陽光・風力発電の有効利用のためには、安価で資源豊富な材料で構成される中型・大型の蓄電池の開発と普及が求められる。これまでに演者らは、リチウムイオン電池およびナトリウムイオン電池の部材開発において、それぞれケイ素系複合負極および合金・酸化物系負極の創製に成功してきた。 　これらの次世代負極にふさわしい電解液としてイオン液体が注目を集めているが、本発表ではその理由とイオン液体に求められる資質について解説する。また、筆者らがイオン液体電解液の適用により高性能化に成功した負極についてデータを交えて紹介する。

1. 研究背景
   1. 蓄電池負極の材料開発の動向
   2. 次世代負極材料の長所と課題
   3. 課題解決のための工夫 (1) : 複合化と合金化
   4. 課題解決のための工夫 (2) : 電解液の最適化
2. リチウムイオン電池負極への応用
   1. イオン液体電解液の特徴と役割
   2. 高容量ケイ素負極へのイオン液体電解液の適応性
   3. イオン液体の適用によるケイ素系複合負極の長寿命化
   4. 負極性能改善のメカニズム
3. ナトリウムイオン電池負極への応用
   1. ナトリウムイオン電池の必要性と社会的意義
   2. イオン液体電解液中における合金系負極の性能
   3. 酸化物系負極への適用
   4. イオン液体電解液の難燃性評価法
   5. 今後の研究展開
• 質疑応答