若手研究者による素材研究の展開 (III)

[2705] Possibilities of Framework Materials as Active Materials for Rechargeable Batteries

^○八木俊介¹, 福田格章¹, 市坪哲², 松原英一郎² (1.大阪府立大学, 2.京都大学)

司会:中野博昭(九州大学)

Keywords:フレームワーク構造, 活物質, 酸化還元反応, 水晶振動子マイクロバランス

エネルギーの有効利用および環境負荷低減のため，蓄電池の高エネルギー密度化が要求されており，リチウムイオンやナトリウムイオンなどの一価カチオンをキャリアとする蓄電池のみならず，マグネシウムイオンなどの多価カチオンをキャリアとする蓄電池の研究が盛んに行われている．しかしながら，多価カチオンは静電的な束縛を強く受けるため，固体内での拡散が遅く，また脱溶媒和が進行しにくい問題がある．講演者らは，静電的な束縛を緩和して固体内での拡散を促進させるため，イオンの拡散パスとなる細孔を有するフレームワーク材料を合成し，蓄電池用活物質としての評価を行った．特に，プルシアンブルーおよびその類似体の酸化還元に伴うイオンの挿入・脱離過程について，電気化学水晶振動子マイクロバランス法により詳細に検討した．その結果，一価カチオンのみならず，二価のマグネシウムイオンの挿入・脱離が可能であると同時に，対アニオンの脱離・挿入や溶媒和分子の共挿入が進行することを明らかにした．また，X線吸収分光法を用いて，フレームワークを構成する遷移金属元素の酸化状態が電位により一義的に決まることを示した．