黒鉛層間化合物を用いた二次電池の開発

1989 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 01850178
• Research Category: Grant-in-Aid for Developmental Scientific Research
• Research Institution: Toyohashi University of Technology
• Principal Investigator: 稲垣 道夫 豊橋技術科学大学, 工学部, 教授 (20023054)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 日置 久 富士カーボン製造所, 研究室長 ; 前田 康久 豊橋技術科学大学, 工学部, 助手 (00159138) ; 阿久沢 昇 東京工業高等専門学校, 助教授 (70042702) ; 泉 生一郎 奈良工業高等専門学校, 教授 (50043477)
• Keywords: 黒鉛層間化合物 / 二次電池 / インタ-カレ-ション / アクセプタ-型 / ドナ-型 / 電気化学

Research Abstract

電池活物質を黒鉛層面間に保持し、高い電池活性と高い電導性を持つ電極材を用いた新しい電池を開発するため、アクセプタ-型黒鉛層間化合物およびドナ-型黒鉛層間化合物を用いた電池基礎反応機構の解明、二次電池の試作および性能評価を行う。
1.アクセプタ-型黒鉛層間化合物を用いた二次電池の開発
NiCl_2ーFeCl_3ー黒鉛層間化合物をアルカリ水溶液中で電気分解することによって、Ni(OH)_2ーFe(OH)_3ー黒鉛層間化合物への変換を行った。変換はホスト黒鉛の粒子の大きさ、電気分解条件に強く依存することを明らかにした。この水酸化物ー黒鉛層間化合物を電極とした二次電池はかなり良好な充・放電特性を示した。また、硫酸イオンのインタ-カレ-ションにともなうポテンシャル変化と電気化学的挙動との対応を検討した。
マイルドな条件下での臭素ー黒鉛層間化合物生成の可能性を探るためKBr水溶液中での黒鉛の電気化学的挙動を調べた。Br^-のアノ-ド酸化電位で電解することにより、黒鉛表面にBr^-あるいはBr_2が強く吸着されることが明らかになった。この吸着挙動は二次電池反応として利用できると期待される。
2.ドナ-型黒鉛層間化合物を用いた二次電池の開発
DMSOを溶媒として、各種アルカリ金属イオン(Li^+、Na^+、K^+、Rb^+)の黒鉛への電気化学的インタ-カレ-ション挙動を比較検討した。K^+イオンを挿入した化合物が最も安定であることが示唆された。
カリウムー黒鉛層間化合物の水素吸収に及ぼすホスト炭素材料と層間化合物中のカリウム濃度の効果を明らかにした。また、カリウムー黒鉛層間化合物によるテトラヒドロフランやベンゼンの吸収挙動についても検討した。

Research Products

• [Publications] N.IWASHITA: "Potential survey of intercalation of sulfuric acid into graphite by chemical oxidation" Synthetic Metals. 34. 139-144 (1990)
• [Publications] N.AKUZAWA: "Low temperature hydrogen absorption on alkali metal-graphite intercalation compounds after ammonia absorption." Synthetic Metals. 34. 701-706 (1990)
• [Publications] M.INAGAKI: "Potential change with intercalation of sulfuric acid into graphite by chemical oxidation" Carbon. 28. (1990)
• [Publications] M.INAGAKI: "Applications of graphite intercalation compounds" J.Mat.Res.4. 1560-1568 (1989)