エネルギー問題の解決にもつながる有機構造化学

新しい有機化合物をつくる有機構造化学

「有機構造化学」は、有機化学の一分野であり、有機化合物の構造や物性を詳しく調べます。有機構造化学の基礎研究では、さまざまな有機分子を合成して、X線構造解析などの分析技術を用いて構造を調べたり、酸化還元特性を含む物性を調べたりします。その中で新しく合成した有機化合物の特性が生きる応用が見つかった場合は、その応用に向けて研究を展開していきます。応用例のひとつが、「リチウムイオン二次電池」の正極活物質です。

リチウムイオン二次電池の課題

リチウムイオン二次電池はスマートフォンやノートパソコンなどのバッテリーとして使われており、私たちの生活になくてはならないものになっています。電池は電解液中の正極と負極の間で化学反応を起こすことにより電流を発生させるものです。リチウムイオン二次電池では正極にコバルトやニッケル、マンガンなどの希少金属が使用されており、採掘の際の環境負荷や資源枯渇の問題が指摘されています。そこで、資源が豊富に存在し、分子設計の自由度が高い有機材料の活用に期待が寄せられているのです。

有機正極活物質の欠点と解決策

リチウムイオン二次電池の正極に有機化合物を用いる場合の問題点は、電解液として使われる有機溶媒に対する溶解性が大きいことです。充電と放電の繰り返しによって電解液に溶け出してしまうため、容量が低下して、繰り返し使用できる回数も少なくなってしまいます。
正極として利用できる溶解性の低い物質が望まれてきた中で、テトラチアフルバレン(TTF)という物質に、ある化学修飾を行った有機化合物が、酸化還元反応によって重合し、溶けにくくなることが発見されました。また、この物質を正極に使った二次電池では初回充電中に分子がすべてポリマー（高分子）化し、充放電を繰り返しても容量低下が少ないことも確認されました。実用化をめざして、さらなる高性能化に向けた分子設計が進められています。

※夢ナビ講義は各講師の見解にもとづく講義内容としてご理解ください。

※夢ナビ講義の内容に関するお問い合わせには対応しておりません。

先生情報 / 大学情報

愛媛大学工学部講師吉村彩先生

興味が湧いてきたら、この学問がオススメ！

有機化学

先生が目指すSDGs

メッセージ

勉強を楽しんでほしいです。勉強していて興味を持ったり、好きだと思ったりしたことは将来必ずどこかで生きてきますから、受験科目以外でも関心のあることはどんどん勉強してください。化学の研究と聞くと実験室にこもるイメージかもしれません。実際には、共同研究を行う他大学や企業を訪ねて研究設備や工場を見せてもらうことも少なくありません。そこで見聞を広めたり、刺激を受けたりするのも楽しいものです。新しいものをつくり、新たな発見をする喜びを共に味わえる日が来ることを願っています。

愛媛大学に関心を持ったあなたは

愛媛大学は、「学生中心の大学」の実現をめざして、学生の視点に立った改革を進めています。そして、すべての学生が入学から卒業までの過程で、自立した個人として人生を生きていくのに必要な能力を習得することをめざしています。そのため本学では、正課教育のほか、正課外のサークル活動（正課外活動）やボランティア活動、留学、下級生への学習支援（準正課教育）等を通じ、その能力を磨くための多くの機会を設けています。あなたの可能性が広がる学び舎、それが愛媛大学です。