電池の高性能化に有力なゲル化剤開発
―少量でイオン液体を寒天状に
:産業技術総合研究所

 (独)産業技術総合研究所は11月7日、充電式電池の電解質などへの応用が期待される新材料「イオン液体」を効果的に寒天状に固める新しいゲル化剤を開発したと発表した。従来の10分の1程度の添加量でさまざまな種類のイオン液体が固められ、イオン電導度や耐熱性に優れたゲルが実現できるという。電池やコンデンサーなどの液漏れ防止や長寿命化、安全性の向上などに役立つと期待している。
 開発したのは産総研ナノシステム研究部門の吉田勝研究グループ長と長沢順一研究グループ付。
 陽イオンと陰イオンからなる塩(えん)は、通常は食塩のように固体だが、イオン液体は、室温付近でも液体状を保つ特殊な塩。導電性や不揮発性、熱安定性などで優れた性質を持ち、電池の電解質などへの応用が期待されている。
 産総研は、以前から電解質型ポリマーによるゲル化剤の開発を進めてきたが、今回はそのポリマー構造の一部を変え、より低濃度でも多種類のイオン液体をゲル化できる添加剤を開発した。入手が容易な試薬から二段階の反応で簡単に合成できるという。
 実験ではイオン液体として容易に入手できる3種類の市販化合物を使用。新しいゲル化剤を混合してゲル化を試みたところ、加熱・溶解後に室温で冷却するだけの簡単な操作でいずれも効果的にゲル化することが確認できた。従来は1ℓのイオン液体に12~40gのゲル化剤が必要だったが、新ゲル化剤は0.9~20gと極めて少量だった。
 イオン液体は、いったんゲル化しても温度を上げると液化する。その温度はイオン液体の種類やゲル化剤の添加濃度など条件によって異なるが、新ゲル化剤で固めたゲルは、70~125℃と高い耐熱性を示した。また、イオン電導度は、イオン液体がゲル化した後も液体状態のときの80~90%を維持、電解質として高い性能を示すことが分かった。
 研究グループは、今後は企業の協力も得て実用化研究に取り組み、「電解液の新しい漏れ防止技術として各種電気化学デバイスへの応用を進めたい」としている。

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