【研究領域課題番号】19K05539 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

電気化学界面 / ヒステリシス / 電気二重層 / イオン液体 / 二次電池 / 活性化エネルギー / 吸着エネルギー / 活性化障壁 / 電位応答ヒステリシス / 過電圧 / 非線形振動分光 / 電極界面 / 電気化学 / 和周波発生振動分光 / SFG / in situ計測 / 光電子分光

【研究成果の概要】

電解液/電極界面は電気化学反応場として機能する根源的なナノ領域であり、当該界面に形成される電気二重層（EDL）は系の電気化学特性を支配する。近年、既存モデルで説明できないEDL構造の電位応答ヒステリシスが確認された。ゆえに、EDL構造の精確な理解には当該ヒステリシス要因の究明が求められる。
本研究は非線形振動分光とEDLモデル解析を併用してイオン脱離の活性化エネルギーを定量化し、ヒステリシスが主にアニオン脱離の活性化エネルギーに起因することを突き止めた。また、イオン共吸着状態からイオンの吸着エネルギーを評価することで、活性化エネルギーにおける吸着エネルギーと活性化障壁の寄与の分離を実現した。

【研究の社会的意義】

本研究は電解液/電極界面のEDL構造の電位応答計測に加え、これまで困難であったイオン脱離の活性化エネルギーの定量評価を実現した。当該計測技術を二次電池をはじめとする多様な電気化学系に展開することで、電気化学特性と電気化学界面のイオン吸着脱離挙動との相関理解に繋がると考えられる。ゆえに、本研究成果は電気化学界面の基礎的理解の深化に繋がるため、電気化学の研究領域において高い学術的意義を有する。同時に、電気化学界面構造-機能相関の解明は、電気化学デバイス材料開発の指導原理獲得にも貢献し、持続可能な社会に向けたエネルギーデバイスの更なる高性能化にも寄与するため、社会的意義も十分高い。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)