イオン性液体中でのナノカーボンのトポケミカル反応とエネルギーデバイスへの展開

• Project/Area Number: 17685020
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Functional materials/Devices
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 安部 武志 Kyoto University, 工学研究科, 准教授 (80291988)
• Project Period (FY): 2005 – 2007
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2007)
• Budget Amount: ¥18,590,000 (Direct Cost: ¥14,300,000、Indirect Cost: ¥4,290,000); Fiscal Year 2007: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000); Fiscal Year 2006: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2005: ¥8,840,000 (Direct Cost: ¥6,800,000、Indirect Cost: ¥2,040,000)
• Keywords: イオン性液体 / カーボン / インターカレーション / 相間イオン移動 / 活性化エネルギー / アニオン / ハイブリッドキャパシタ

Research Abstract

本研究ではイオン性液体中でのナノカーボンへのカチオンもしくはアニオンの電気化学的インターカレーション反応および電極とイオン性液体電解質間の相間イオン移動反応を調べ、得られた結果よりリチウム二次電池の反応高速化と新規なエネルギー変換デバイスへの展開をはかることを目的としている。本年度はアニオン挿入型のハイブリッドキャパシタへの応用を目的とし、黒鉛電極へのイオン性液体のアニオンの挿入脱離反応を電気化学的に調べた。その結果、アニオンの黒鉛電極への挿入脱離反応はイオン液体の種類によって、スムースに進行するもの、そうでないものがあることを見出した。すなわち、アニオンの黒鉛電極への挿入脱離に伴う活性化障壁がイオン液体の種類に依存することを明らかにした。活性化エネルギーは低いもので10kJ mol-1程度であり、高いものでは40kJmol-1であった。また、アニオンは単独では入らず、アニオン-カチオン-アニオンのイオン対を形成して黒鉛電極に挿入することも見出した。これからの結果より、ハイブリッドキャパシタにどのようなイオン液体を用いればよいかの設計指針を得ることができた。