クロロアルミネート系無機溶融塩は、低コストであり、高いイオン伝導性、優れた電気化学的安定性を有することから、二次電池、電気めっき、および電解精製に使用されるアルミニウム電解液として有望である。しかし、融点が高いために実用上の制限がある。本研究では、AlX3–NaX（X = Cl または Br）溶融塩系において、塩化物を部分的に臭化物に置換することにより、液相線温度を低下させるという設計戦略を報告する。擬二元系AlCl3–NaBr系は、従来のAlCl3–NaCl系よりも15 °C低い約93 °Cの共晶点を示した。さらに、擬三元系AlCl3–AlBr3–NaBr系では、共融点を76 °Cまで低下させることに成功した。ラマン分光法および量子化学計算により、[AlCl4-nBrn]–および[Al2Cl7-mBrm]–などの混合ハロゲンアルミニウム種の生成が明らかとなり、それらの分布および振動特性がバルク中のハロゲン組成と対応していることが示された。臭化物の導入によりイオン伝導度は低下したものの、80～100 °Cにおいて可逆的なアルミニウムの電析・溶解が可能であった。
以上の結果は、クロロ・ブロモ混合アルミネート系が低温で動作する全無機電解液として有望であることを示しており、ハロゲン種およびカチオンの多様性を組み合わせることにより、エネルギー関連のアルミニウム電気化学技術に向けた柔軟な電解液設計指針を提供する。
Ayumu Okubo, Kouhei Kiyama, and Masao Miyake