2007 Fiscal Year Annual Research Report
電気エネルギー貯蔵のためのカーボンハイブリッドの創製
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18350102
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
金野 英隆 Hokkaido University, 大学院・工学研究科, 教授 (50002316)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安住 和久 北海道大学, 大学院・工学研究科, 准教授 (60175875)
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| Keywords | リチウムイオン二次電池 / 電気化学キャパシター / 電極材料 / 負極材料 / 膨張黒鉛 / 珪素系ガラス状化合物 / 含水酸化マンガン(IV) / 窒素ドープ炭素材料 |
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| Research Abstract |
本年度の研究実施計画に基づいて研究を進め,以下の結果を得た。
(1)Si/C/Oガラス状化合物・カーボンハイブリッド:膨張化グラファイトのサイズおよびSi/C/Oガラス状化合物の担持量を変えて合成した結果,リチウムイオン二次電池の負極として使用した場合,サイズの効果はほとんど無く,化合物の担持量を減らすと容量およびレート特性が向上することがわかった。(2)ウレタンフォームをテンプレートとするSi/C/Oガラス状化合物:電池負極とした際の第1サイクルの不可逆容量は金属リチウムとの短絡処理で解決し,PC電解質中で800〜900mA h/g(50mA/g時)の可逆容量が得られた。また,この材料は金属リチウムとの短絡処理でリチウムイオンをドープしておくことにより,活性炭を対極として充放電できることを見出し,この電極配置で電池ではなくキャパシターとしての特性を評価した結果,高いエネルギー密度を持つリチウムイオンハイブリッドキャパシターとして作動できる可能性があることがわかった。(3)C/N系カーボンハイブリッド:N含有高比表面積電極材料を目的として,水溶性高分子化合物とマグネシウム塩の水溶液を原料として合成した結果,用いる高分子化合物の種類が生成物のN含有量および比表面積に大きく影響することがわかった。キャパシター電極にした場合,充放電速度に寄らず200F/g以上の容量を示すものも得られた。この材料については次年度も研究を継続する。(4)B/C/N系カーボンハイブリッド:アミノ糖類とホウ酸の錯体を熱処理して得た材料は,Bを加えずに合成したものよりN含有量が増加し,またB-N結合,B-OH型官能基などが生成することを明らかにした。この材料をキャパシター電極とすると,酸性水溶液中で充放電速度の影響が比較的少なく170〜250F/gの容量を示した。しかし,中性水溶液中では半分以下の容量となり,他のC/N系材料と類似の結果となった。
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