フレキシブルエネルギー変換・貯蔵デバイスを可能にする高分子材料の開発

• 研究概要

  本研究チームは、発展著しい情報社会や自動車分野に貢献する新規フレキシブルエネルギー変換・貯蔵デバイスの開発を目指し、材料合成からデバイス作製までの一貫した基礎研究を行うことを目標としている。これまで個々のメンバーが進めてきたエネルギー変換・貯蔵材料・デバイスに関する要素技術をベースにさらに発展させ、国際協力体制のもと、一流の国際共著論文の増加を目指す。研究チームメンバーの専門および研究分野は、イオン伝導性高分子の材料開発や基礎物性の評価、新規高分子電解質の共同研究や高分子合成や触媒技術、Liイオン二次電池やLi空気電池などの電気化学的評価や構造解析、液晶性分子集合を利用した特異的相構造の構築や燃料電池膜への応用研究と、それぞれ異なるが、本研究では共通のキーワードである「固体高分子電解質」に着目し、それぞれの高い専門性を融合し、かつ、それぞれには無い基礎知見・技術を補いながら、密に結集して材料開発からデバイス評価まで一貫した研究を展開する

• 研究目的

  安全で成型加工性に優れる固体イオニクス材料である固体高分子電解質は、次世代のエネルギー変換・貯蔵デバイス研究の発展に必要不可欠である。近年のIoTなど情報技術の発展や電気自動車の世界的な広がりなどに伴い、高分子としての材料物性を有するフレキシブルデバイスに対するニーズは急速に高まっている。固体イオニクスに関する研究開発は国内外で激しさを増しており、我が国においても研究分野を超えた研究者の連携および国際協力が欠かせない。そこで本研究では、本研究分野の第一線で活躍する研究者による国際チームを構築し、新規フレキシブルエネルギー変換・貯蔵デバイスへの応用が可能な材料開発を目指す。
  我が国における固体高分子電解質の研究は、特にLiイオン二次電池など蓄電池用途に関しては年々減少しており、その多くに用いられた高分子材料の実用化に対する性能の低さが問題であった。燃料電池に関しては、芳香族炭化水素系高分子の基礎研究が日米を中心に進んでいるが、新しい材料系やアプローチの異なる研究例は少ない。本研究は、これまでの材料系に依存しない新規高分子の開発に重点を置いており、合成からデバイス開発までを行う一貫性に学術的な特色と独創性がある。新規フレキシブルデバイス開発への基礎的貢献が期待される。

• 研究計画

  本研究期間では、Liイオン伝導性に優れる高分子材料に関する基礎研究をベースに、メンバーそれぞれが行っているフレキシブルエネルギー変換・貯蔵デバイスに関する研究に利用し、その実現可能性について基礎的実験を行う。具体的には、新規高分子の合成、Li空気電池やLi硫黄電池の基礎評価、高分子形燃料電池への応用可能性である。最終的には、それぞれが有しているコア技術を融合することでデバイスへの展開が可能な新規材料系を見出し、これまでにないフレキシブルイオニクスの研究へ発展させることも検討する。

その他の研究者

齋藤　守弘　（工学研究院・テニュアトラック准教授）
中野　幸司　（工学研究院・准教授）
一川　尚広　（工学研究院・テニュアトラック准教授）