2015 Fiscal Year Annual Research Report
高密度エネルギー貯蔵を可能とする有機負極ポリマーの創出
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25288056
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| Research Institution | Waseda University |
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Principal Investigator |
小柳津 研一 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90277822)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 有機負極 / 電子交換 / 電荷貯蔵 / 交差反応 / 整流素子 / キノン / 電荷補償イオン / 充放電 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
キノン類を繰り返し構造単位当たりに密度高く導入したポリマーの可逆で速い2電子授受に着目し、n型高速電荷輸送への拡張とこれを有機負極活物質とする斬新な有機空気二次電池の実証を研究の起点として、電子交換に立脚した導電・蓄電現象に関わる基礎化学の確立を目指して最終年度の研究を展開した。
1. ヘテロ接合面のボトムアップ集積：前年度までに構築されたヘテロ界面を活用し、界面に配置させた色素の増感反応を用いた光電変換場に拡張した有機太陽電池として動作実証した。界面で密度高く存在するレドックス席が、交換反応により電荷分離距離を増大させることを明らかにし、従来と異なる有機太陽電池の実現につながった。色素のエネルギー準位とのマッチングにより、光電変換効率を向上させた。
2. 多様な電荷貯蔵形態の実証：有機負極として設計されたn型ポリマーを、カチオン電荷補償に着目して正極側に用い、より卑電位を有する金属負極（例えばLi）と組合せ、充放電に伴いカチオンのみが極間移動するロッキングチェア型電池を試作・動作実証した。また、pnバイポーラ性を有し両性ドープ可なポリマーを用いて、正負極に関係なく極性転換できる斬新な電荷貯蔵形式を提案し、積層化による高電圧発生や交流からの一定電圧（矩形波）出力など、電荷貯蔵に関わる有機ポリマーの新物性を明確にした。
3. 超高密度蓄電物質の創出：高い電荷貯蔵密度を与えたn型ポリマーを用いて、空気二次電池の構成による高密度エネルギー貯蔵を可能にした。レドックス当重量を抑え、酸化還元電位を指標に起電力を高めることによって重量エネルギー密度を増加させる手法で、有機物での限界を見極めた。また、ポリマーと集電極の界面に介在させた色素（D系の有機色素やRu錯体など）を用いてポリマーを光充電し、対極での酸化により供給された電子を外部回路経由で色素再生に用いる有機・光空気二次電池を創出した。
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| Research Progress Status |
27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 |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Causes of Carryover |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
27年度が最終年度であるため、記入しない。
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Research Products
(6 results)
