北陸先端科學技術大學院大學物質化學前緣研究領域的松見紀佳教授、Amarshi Patra（博士生）發表研究成果稱，利用生物來源原料，合成出了聚合體材料「聚富馬酸」，並在此基礎上開發出了一種具有高密度離子液體結構的新型高分子離子液體。高分子離子液體作爲可以充當各種能源器件材料、生物學材料、感測材料的功能性材料而備受關注，具有廣闊的應用前景。相關研究成果已於9月12日發表在國際學術期刊《Advanced Energy Materials》上。
圖1.高密度高分子離子液體的合成方法（供圖：北陸先端科學技術大學院大學）
本次研究中，首先使用AIBN（偶氮基二異丁腈）作爲引發劑對富馬酸酯進行自由基聚合反應，合成聚富馬酸酯，又在100℃條件下使用氫氧化鉀（KOH）水溶液處理該物質12小時，經過透析處理後得到了聚富馬酸。此外，研究團隊使用交換樹脂處理烯丙基甲基咪唑氯化物，製備出了烯丙基甲基咪唑氫氧化物，再將其與最初得到的聚富馬酸進行中和，從而成功獲得了具有高密度離子液體結構的高密度離子液體（PMAI）。
將這種液體用作鋰離子二次電池的石墨負極粘合劑時，顯著提高了快速充放電功能。而將其用作鈉離子二次電池的硬碳負極粘合劑時，放電容量是現有PVDF系粘合劑的兩倍。
此外，使用該材料構建的電池系統均表現出優異的耐久性，鋰離子二次電池在750次循環後仍能保持80%的容量，鈉離子二次電池在200次循環後的容量維持率爲96%。
松見教授表示：「該材料階層自從由東京農工大學大野教授（原校長）等人發現以來，在世界範圍内得到了積極研究。這是一種源自日本的高分子離子液體系。此次我們進一步開發了富有魅力的高性能材料，預計這些材料不僅將在電池領域，也將在其他許多領域得到應用。在電池應用方面，該材料能夠顯著提升金屬離子的擴散能力，有望提高快速充放電性能。同時，其高密度官能基的多點相輔作用，提升了對基材的粘附性能，這也是該材料的亮點之一。」
原文：《科學新聞》
翻譯：JST客觀日本編輯部
【論文資訊】
期刊：Advanced Energy Materials
論文：Densely Imidazolium Functionalized Water Soluble Poly(ionic liquid) Binder for Enhanced Performance of Carbon Anode in Lithium/Sodium-ion Batteries
DOI：10.1002/aenm.202403071
