2017 Fiscal Year Annual Research Report
Effect of Polymer-wrapping on Carbon Nanotubes for Li-O2 Rechargeable Battery
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16K14084
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| Research Institution | Kyushu University |
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Principal Investigator |
藤ヶ谷 剛彦 九州大学, 工学研究院, 准教授 (30444863)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | リチウム電池 / カーボンナノチューブ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
蓄電池の高エネルギー密度化において、Li-空気電池は究極の二次電池である。これは、負極活物質に単金属の中で最も低い標準電極電位を持ち、軽い元素であるLiを用い、正極活物質には大気中酸素を用いるためである。しかし、放電生成物（主にLi2O2）が絶縁性固体として析出することから目詰まりによる反応停止が問題となっている。正極におけるスムースかつ繰り返し可能な酸素還元反応（析出と溶解）実現は実用化への鍵である。そこで、導電性担体としてカーボンブラック（CB）に替え、カーボンナノチューブ（CNT）を用いる電極が提案されている。CNT電極はメッシュ状構造によりバインダーが不要で、かつ析出のための十分なスペースが存在するからである。しかし、高結晶なCNT表面ではリチウム酸化物が拡散し、凝集を作りやすい問題点が明らかになっている。我々は、この問題に対し、独自の炭素表面修飾法「ナノ積層法」でCNT表面を高分子被覆することで、リチウム酸化物の均一析出＆堆積が可能になり、飛躍的にサイクル安定性が向上することを見出した。さらなる「過電圧低減」が望ましく、本研究では修飾高分子にリチウム反応性を組み込むことで充放電過電圧の低減を検討した。初年度において合成した溶媒可溶なポリアミド酸で単層CNTを被覆し、加熱することで被覆ポリアミド酸をポリイミドに変換しポリイミド被覆単層CNTを作製した。作製したポリイミド被覆CNTをカソードとする電池セルを組み立て、充放電特性を調査したところ、被覆無の場合よりも過電圧が増加してしまった。被覆が均一でない可能性があり、さらなる分子構造の検討が必要であることが明らかになった。
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