課題番号 ：S-19-KU-0056
利用形態 ：機器利用
利用課題名（日本語） ：高分子コートした正極黒鉛を用いたデュアル炭素電池に関する研究
Program Title (English) ：Research on dual carbon batteries using polymer-coated positive graphite electrode
利用者名（日本語） ：中村滉太郎1), 渡邊源規1)2), 石原達己1)2)
Username (English) ：K. Nakamura1), M. Watanabe1)2), T. Ishihara1)2)
所属名（日本語） ：1) 九州大学大学院工学研究院, 2) 九州大学ｶｰﾎﾞﾝﾆｭｰﾄﾗﾙｴﾈﾙｷﾞｰ国際研究所
Affiliation (English) ：1) Department of Applied Chemistry, Faculty of Engineering, Kyushu
University 2) International Institute for Carbon Neutral Energy Research,
Kyushu University

１．概要（Summary ）
デュアル炭素電池に用いられている電解質は、有機溶媒/リチウム塩系が用いられているが、その電解質内でどのような溶媒和クラスター構造を形成されているか明らかにすることは、電池の性能・イオン電導機構を知るために重要である。TOF-MASS（ACPI）装置を用い、ダイレクトマス法により電解質を直接測定することで、クラスター構造の推定を狙い、測定と解析を行った。

２．実験（Experimental）
利用装置：マイクロTOF QIII
実験方法： マイクロTOF QIIIのTOF-MASS（ACPI）を用いて以下の電解液の溶媒和構造の推定を行った。測定はpositive modeとnegative modeで行った。なお、溶媒和構造を厳密に議論するために、同じDMC質量あたりに1molのリチウム塩を加えるmol/kgの単位を用いた。1 mol/kg LiPF6(DMC)、1 mol/kg LiPF6:LiTFSI=1:1(DMC)、1 mol/kg LiTFSI(DMC)

３．結果と考察（Results and Discussion）
図１に各電解液をTOF-MASS（ACPI,positive）で測定した結果を示す。LiPF6では顕著なMSピークが生じなかった。LiTFSIではLim+1TFSImパターンが観測され、最大でTFSI４分子に対しLi５分子がクラスターを形成していることが推察された。LiPF6:LiTFSI=1:1混合電解液では、Lim+1TFSImパターンが最大でTFSI６分子に対しLi７分子まで観測された。表１に各クラスターの最強ピークを相対強度比で解析した結果を示す。顕著に、LiPF6:LiTFSI=1:1混合電解液ではクラスター構造が多量体まで安定に存在できていることを示している。この結果はLiPF6:LiTFSI混合電解液系とすることで、安定な溶媒和クラスター構造を形成していることが確認できた。今後は濃度や測定条件の最適化を行う。

図１：電解液のACPI-MSスペクトル（positive）
表１：Lim+1TFSIm (m)クラスターの相対強度比
Lim+1TFSIm (m) 電解液 相対強度 (%)
1 LiTFSI
LiPF6:LiTFSI 40.9
36.7
2 LiTFSI
LiPF6:LiTFSI 100.0
100.0
3 LiTFSI
LiPF6:LiTFSI 22.4
99.7
4 LiTFSI
LiPF6:LiTFSI 5.7
91.1
5 LiPF6:LiTFSI 22.4
6 LiPF6:LiTFSI 1.3

４．その他・特記事項（Others）
なし。
５．論文・学会発表（Publication/Presentation）
なし。
６．関連特許（Patent）
なし。