2013 Fiscal Year Annual Research Report
電極デザインの最適化による大電流スーパーキャパシタの開発
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23360347
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
河瀬 元明 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (60231271)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井上 元 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40336003)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 電気二重層キャパシター / 速度性能 / イオン輸送 / 粒子間空隙 / 物質移動抵抗 / 混合電極 / 静電容量 |
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| Research Abstract |
電気二重層キャパシターの速度特性（レート特性）は，イオン輸送抵抗によって低下する。セル当たりの容量の向上が期待される厚肉化電極を，安価であるミクロ孔リッチなガス賦活炭と高価であるメソ孔リッチなメソポーラスカーボンを組み合わせて作製し，速度性能の改善を試みた。
細孔構造の異なる二種類の電極活物質を混合し，粒子間空隙内イオン輸送の物質移動抵抗を低減させることで，高電流密度域での静電容量を向上させることができた。電極活物質として、ミクロ孔リッチで孤立孔をもつガス賦活炭(クラレケミカル YP50F)およびメソ孔リッチで連通孔をもつMgO鋳型炭素(東洋炭素 CNovel)を用いた。単一の活物質のみを使用した通常電極，CNovel層とYP50F層を積層した積層電極，CNovelとYP50Fを混合した混合電極を作製し，性能評価を行った。定電流充放電測定(北斗電工 HJ1010SM8A)を用い，放電電流密度を変えて測定を行うことで速度性能を評価した。CNovelは空隙率が大きいため，低電流密度域では電極体積当たりの静電容量はYP50Fに劣る。しかし，CNovelはメソ孔リッチで細孔内物質移動抵抗を低減できるため，高電流密度域では，速度性能はCNovelの方がYP50Fより大きくなった。また，同じ電極材を同量使用した積層電極と混合電極では混合電極の方が速度性能が優れていることがわかった。混合電極でCNovelの混合割合を増加させると，低電流密度域では静電容量が低下し，高電流密度域では容量の低下が抑えられる。以上のことより，電極活物質を混合することで、イオンの移動抵抗を低減することができ，高電流密度域での静電容量を向上させることに成功するとともに，要求される電流密度に応じた最適な空隙率の指針を示すことができた。
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| Current Status of Research Progress |
Reason
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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