2014 Fiscal Year Research-status Report
フッ素系電子受容体の合成とそれを用いた二次電池正極材の開発
| Project/Area Number |
24550213
|
|---|
| Research Institution | Osaka Prefecture University |
|---|
Principal Investigator |
松原 浩 大阪府立大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (20239073)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2016-03-31
|
| Keywords | 二次電池 / 正極活物質 / 立体効果 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、ペルフルオロアルキル基の強力な電子求引性を活用した高性能の酸化剤を合成し、この特長を活かした機能性電子材料、すなわちフッ素系有機二次電池正極活物質の開発を目指している。平成２６年度は、有機二次電池の弱点であるサイクル特性の改善を目的に（１）アルキルベンゾキノン類を用いた有機二次電池材料、および（２）ベンゾキノン多量体を用いた二次電池材料の開発を行った。以下に概要を述べる。
（１）前年度、種々のハロゲン原子を導入したベンゾキノン類を正極活物質とした有機二次電池を試作しその性能を評価したところ、導入したハロゲンが、フッ素＜塩素＜臭素の順にサイクル特性がよかった。そこで、サイクル特性に及ぼす置換基の立体効果に注目し、立体的な大ききの異なるアルキル基を導入したベンゾキノン類を合成し、二次電池正極活物質としての性能を評価した。その結果、かさ高い置換基を入れることでサイクル特性が劇的に改善されることが分かった。特に、tert-ブチル基を導入した化合物では、１５回の充放電後の容量が初回の約９５％とサイクル特性が非常に優れていた。
（２）更なるサイクル特性の改善を目指し、ベンゾキノン類の多量化を検討した。無置換のベンゾキノンダイマーの合成には低収率ながら成功した。しかしながら、合成経路の最適化に手間取り、二次電池正極活物質としての性能を評価するに十分な量を合成するには至らなかった。一方、置換基を導入したベンゾキノン二量体およびベンゾキノン三量体の合成ルート探索を行い、サンプル合成の目処をつけた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
計画によると本年度は最終年度であり、ベンゾキノン多量体を合成し、それらの二次電池正極活物質としての性能評価を行う予定であった。無置換ベンゾキノンダイマーの合成には低収率ながら成功した。ところが合成ルートの最適化に手間取り、二次電池正極活物質としての性能を評価するに十分なサンプル量の合成には至らなかった。また、置換基を導入したベンゾキノン二量体およびベンゾキノン三量体についても、合成ルートの探索は完了したものの、評価するサンプルを得るには至っておらず、計画を延長することにした。
|
| Strategy for Future Research Activity |
ベンゾキノン多量体の合成とそれらの二次電池正極活物質としての評価を行う。無置換ベンゾキノンダイマーに関しては評価するに十分なサンプル量が得られる合成経路が確立できたので、サンプルを合成し正極活物質としての性能評価を急ぐ。さらに、置換基を導入したベンゾキノン二量体およびベンゾキノン三量体は合成経路の探索は完了しているので、サンプルの合成を進め、無置換体と同様、二次電池材料としての評価を行う予定である。
|
| Causes of Carryover |
平成２６年度はベンゾキノン多量体の合成を行い、それらの二次電池正極活物質としての性能を評価する予定であったが、多量体合成経路の最適化に手間取り、評価するに十分な量のサンプルを合成することができなかった。そのため、材料費や実験器具費に未使用額が生じた。
|
| Expenditure Plan for Carryover Budget |
ベンゾキノン多量体の合成経路を確立し、サンプルを合成して電池性能を評価する。さらに研究成果を日本化学会および電池討論会にて発表すると同時に国際専門誌に投稿する。
サンプルの合成と評価のために材料費（３５万円）と実験器具費（１７万円）、学会参加のために旅費と参加費（１５万円）さらに論文投稿のために英文校閲費（５万）にそれぞれ予算を充てる。
|
