報告書番号

Q06021

タイトル（和文）

イオン液体を用いたリチウム二次電池の開発（Ⅲ）－イミダゾリウム系イオン液体を用いたリチウム塩濃度の電池特性への影響解明－

タイトル（英文）

Research and Development of Lithium Secondary Batteries using Room-Temperature Ionic Liquids (III) - Effects of Lithium Salt Concentration on Battery Performance-

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

陽イオン・陰イオンのみからなる塩でありながら液体状態を示す「イオン液体」は難燃性・難揮発性・高イオン伝導性など、新しいリチウム二次電池用の電解質としての発展が強く期待されている。当所においても近年、各種特性改善手法を提案している（電解質/電極界面制御・イオン液体の分子デザイン等）。本報告では電解質中のイオン液体－リチウム塩の関係を詳細に検討するため、イオン液体中に溶解させるリチウム塩濃度を変化させた場合の、イオン伝導度・電極界面挙動・電池出力特性を系統的に測定した。その結果、イオン液体電解質中のリチウム塩濃度が低い場合には、系中のリチウムイオン供給が律速になり高速充放電に追従できなくなることがわかった。逆に、リチウム塩濃度が高い場合には界面抵抗測定よりリチウムイオン活量は高くなるものの、電解質の粘度（イオン移動度）が上昇してしまい、同様に出力に追従できなくなることがわかった。即ち、高性能なイオン液体を用いたリチウム二次電池を志向する場合には、溶解させるリチウム塩濃度に最適値（0.3～0.5 mol/kg）が存在する事が見出された。

概要 （英文）

To understand the basic properties of lithium secondary batteries consist of nonflammable and nonvolatile room-temperature ionic liquid electrolytes, we examined the ionic conductivity, electrolyte / electrode interfacial resistance, and charge-discharge rate characteristics by varying the lithium salt concentration in the room-temperature ionic liquid - lithium salt binary electrolytes. By using a imidazolium cation-based room-temperature ionic liquid as an electrolyte, the lithium secondary batteries has achieved a stable charge-discharge operation of more than 100 cycles. Moreover, we found that an optimal lithium salt concentration exists for obtaining an excellent battery rate performance, which depends on delicate balances in several factors, such as ionic conductivity (viscosity), interfacial resistances at LiCoO2 cathode / electrolyte interface and lithium metal anode / electrolyte interface.

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