2020 Fiscal Year Annual Research Report
導電性高分子被覆した高エネルギー密度有機硫黄正極に関する研究
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19K15689
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
加藤 南 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 研究員 (50783643)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 導電性高分子 / 導電性バインダー / 有機正極 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
低分子量かつ利用可能電子数の多い有機化合物は、充放電中の容量劣化と過剰量の導電助材を必要とするため電極全体当たりでの容量が低いことが課題であった。本研究では、高電圧作動が期待できるアニオン移動型有機硫黄正極材料の利用に加え、導電性高分子材料の利用により有機活物質を含む電極の充放電中の容量劣化と電極あたりの低容量密度という課題を解決すること目指している。これまでの研究で、活物質割合が8割の電極において、導電助材(アセチレンブラック )とバインダー(PTFEまたはPVdF)で構成された従来の電極に比べ、導電性バインダーとして糖アルコールを含むPEDOT/PSSバインダーを使用した電極は、優れた初期特性を示すことを明らかにしている。更にセパレーターとして導電性高分子材料を塗工したガラスフィルターの使用が、それぞれの有機電極の充放電中の容量劣化を防ぐこともわかった。
そこで本年度は、高電圧作動が期待されるBenzo[1,2-b:4,5-b′]bis[b]benzothiophene (BBBT) の正極活物質として評価を行った。サイクリックボルタンメトリー(CV) 測定により、有機溶媒に溶解させた状態ではLi基準に換算して、4.3 と4.6 Vの高電位での酸化還元ピークが観測され、最大２電子利用できることがわかった。導電性高分子との適性を検討するには至らなかったが、4V(vs Licounter electrode)と高電位での放電プラトーが観測され、300 mWh/gのエネルギー密度が得られた。しかし、サイクル数の増加とともに容量密度が大きく低下した。
以上のように本研究期間では、導電性高分子材料の利用が、有機活物質の電極あたりの高容量化とサイクル特性の改善に一定の効果がある事を明らかにするとともに、4V(vs Licounter electrode)級の有機正極材料を見出した。
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