K-§MART SEEDS集リン系カチオンによるイオン液体の高機能化と応用展開
概要
「イオン液体」とは、イオン種のみから構成される有機化合物の塩類であり、イオン伝導性、難揮発性・難燃性、高い熱安定性・電気化学安定性、特異な溶解性等の特長を有することから、種々の電気化学システムの新たなイオン伝導性材料として注目されています。当研究室では、ユニークな化学構造としてカチオン中心にリン原子を有する「四級ホスホニウム型イオン液体」を創成してきました。
- 従来技術
- これまで窒素系カチオン型のイオン液体が数多く報告されており、電気化学デバイスや電解プロセス等に用いる電解質への応用が検討されていますが、実用化はあまり進んでいないのが現状です。
- 優位性
- カチオンの中心原子を窒素からリンに変えることによって、イオン液体のイオン伝導性や熱安定性が大幅に向上することが分かっています。また、融点が低下する傾向もあり、液体として用いる温度レンジも広がりました。
特徴
イオン液体には、アルキル鎖長を変えたり置換基を導入することや、アニオンとの組み合わせにより、化学構造を自在にデザインできるというメリットもあります。当研究室では有機リン化合物の精密合成プロセスが確立しており、高いイオン輸送特性、高い熱安定性、高い電気化学安定性等の発現に特化したオリジナルな四級ホスホニウム型イオン液体を合成してシリーズ化してきました。これまでに、二次電池やキャパシタ等のエネルギー貯蔵デバイス、燃料電池や湿式太陽電池等のエネルギー変換デバイス、金属や導電性高分子の電析プロセス等に用いる高機能電解質系を提案しております。また最近では、包接水和物型の蓄冷材料系にも拡張し、従来の概念にとらわれない新たな応用展開も探索しています。
- 実用化イメージ・想定される用途
- ・高い安全性と高サイクル性をもたらす二次電池電解質の開発
・高温耐久性の高い燃料電池電解質の開発
・イオン液体チューン型導電性材料の電気化学デバイスへの搭載
・ホスホニウム型準包接水和物を用いた蓄冷システムの開発
- 実用化に向けた課題
- ・イオン輸送特性の更なる向上
・耐熱温度の更なる向上
・低温側の温度レンジの更なる拡張
・コスト低減
研究者紹介
綱島 克彦（つなしま かつひこ）researchmap
和歌山工業高等専門学校・生物応用化学科・教授
研究者からのメッセージ
イオン液体というと電解液など電気化学的用途を想起しますが、固体材料系への適用や添加剤的な用途など液体の性状に縛られないことが、今後のイオン液体開発に必要な考え方です。
イオン液体の化学構造や特性をニーズに応じてカスタマイズできますので、お気軽にご相談ください。
- 研究キーワード
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イオン液体
電解質
耐熱性
耐電圧性
イオン伝導
有機リン化合物
- 知的財産権
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