2010 Fiscal Year Annual Research Report
ラジカルポリマーのSOMO設計と全有機二次電池の創製
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19105003
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
西出 宏之 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90120930)
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| Keywords | ラジカルポリマー / 有機電極活物質 / 有機電気化学 / 超構造 / 二次電池 |
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| Research Abstract |
室温大気下で安定なニトロキシドラジカル分子の電気化学的に可逆な酸化還元を、二次電池の電極反応として初めて利用し、p型およびn型活性の2種ポリマーをそれぞれ正・負極とした「全有機電池」のプロトタイプを試作し、その動作を実証している。本研究では、安定ラジカル種が関与する電子移動過程の確立を基盤として、SOMOのエネルギーレベルと不対電子の非局在化度をバランスさせる設計により、密度高く安定なレドックス席を有するラジカルポリマーを合成することを目的とする。また、物質移動過程の制御により、ポリマー内での迅速かつ大容量の電子移動過程を達成する。さらに、イオン輸送性を高めた新しい活物質の設計により、電解質および電解液の大幅な削減を可能にする。これら基礎的追究から得られる知見を総合し、「次世代有機ラジカル電池」として具体化する。
1)電荷促進輸送系の構築ポリマー内の電子・イオンの拡散過程を詳細に解析した。電荷移動抵抗を平衡電位の関数として整理し、ポリマー内の輸送現象を定式化した。次に、新たにデザインし合成したセルフドープ型ポリマーやポリアニオンとのコンプレックスを対象に、電荷輸送の見かけの拡散定数の解明によりイオン輸送の観点から高密度化に寄与する斬新な活物質として具体化した。
2)次世代二次電池に向けた有機電極ファブリケーション得られた電極活物質と導電性部材との複合化について検討し、バインダーの種類と量、界面ナノ構造、耐久性など、実装に向けた電極ファブリケーションを最適化した。
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