Research

研究業績

各教員の研究業績は、横浜国立大学研究者総覧をご覧ください。

教授　　　　　 獨古 薫
准教授　　　　多々良 涼一
講師　　　　　小久保 尚

電気化学デバイスに関連する材料化学の研究

獨古・上野研究室では、電気化学デバイスを構成するイオン、分子、機能性無機材料、機能性有機材料（高分子など）の構造、物性、反応に関する研究に取り組んでいます。例えば、リチウムイオン二次電池は、高エネルギー密度で高出力な電池であることから、様々な携帯機器や電気自動車の電源として広く普及していますが、我々のグループでは、リチウムイオン二次電池のさらなる高性能化や、革新的な性能を有する次世代蓄電池の実現に向けて、新規電極材料や新規電解質の研究開発を精力的に行っています。これらの電気化学デバイスに関連する材料化学の研究は、世界的に研究が活発で競争が激しい分野ですが、我々のグループでは、学問の基礎を大切にしながら、材料のデバイス応用なども含めて、幅広い視点で独創的・創造的研究を展開していきたいと考えています。

新規電解質の開発とその物理化学特性の解析

電池内部で起きる電気化学反応は、電極と電解液の界面で起こりますが、この反応には電解液の物理化学特性が大きな影響を及ぼします。我々のグループでは、難燃性のイオン液体を次世代二次電池の電解液に適用する研究や、新規な電解液の開発およびその物理化学特性に関する研究を進めています。例えば、リチウム塩と有機溶媒からなる溶融錯体を調製し、熱物性、構造、電離状態、イオン伝導メカニズム、電気化学特性に関しての研究を最新の解析技術を用いて研究を進めています。最近の研究成果として、溶融錯体やアルカリ金属塩を有機溶媒に高濃度で溶解させた電解液では、従来の電解液では見られない特異なイオン輸送機構が発現することを見出しました。これらのユニークな性質は、液体中の自由溶媒の活量が極めて低いことや、イオン対・イオン凝集体といった高濃度電解液特有の構造などに起因することもわかってきています。また、溶融錯体や高濃度電解液と適切な高分子を組み合わせることで新規ゲル電解質の開発にも取り組んでいます。さらに、これらの新規電解質を高エネルギー密度の次世代リチウムイオン二次電池やナトリウムイオン二次電池、リチウム硫黄電池などへ適用する応用研究も展開しています。

電池内部における電気化学反応メカニズム

電池内部では、電極／電解液の界面における電荷移動反応とそれに伴う物質移動（拡散や泳動）が起こります。我々のグループでは、電池の正極および負極と電解液の界面における電荷移動反応メカニズムや物質移動過程を最新の計測技術を駆使することで解明することに取り組んでいます。これにより、電気化学反応を支配する因子を明らかにし、電池を高効率に作動させる指針を提示することを目指しています。