2013 Fiscal Year Annual Research Report
活物質/カーボンナノ複合構造の精密制御と充放電機能の向上
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25288110
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
森口 勇 長崎大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40210158)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
瓜田 幸幾 長崎大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (40567666)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 多孔カーボン / ナノ結晶 / ナノ複合体 / 電気二重層 / Ｌｉイオン二次電池 |
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| Research Abstract |
フェノール性オリゴマー部位とシロキサン部位を有する有機－無機ハイブリッドポリマーを出発物質として，ゲル化，炭化，さらにシリカエッチングにより，0.6 nm以下のウルトラミクロ細孔を優先的に有するミクロ多孔カーボンを合成した。またシリカコロイド等を鋳型にしたメゾ・マクロ多孔カーボンも合成し，一般的なミクロ多孔カーボンであるACF炭素も入手して，Li塩のPC溶液を電解液としたEDLC測定を行った。ハイブリッドポリマー由来のミクロ多孔カーボンは，他の多孔カーボンより単位表面積当りの比容量が非常に高いことを突き止め，細孔サイズや細孔構造が電解質イオンの溶媒和構造や電気二重層構造に影響していることが示唆された。
一方，同有機－無機ハイブリッドポリマーをSi源およびカーボン源として用い，Li，Mn源と量論比で混合し，ゲル化，焼成することにより，Li2MnSiO4ナノ結晶とカーボンがナノレベルで均一に複合化した新しい2次構造体を一段で合成することにも成功した。また，同合成において，CNTを混合させることにより，CNTを含むLi2MnSiO4・カーボンナノ複合体を得ることにも成功した。室温条件における定電流充放電測定において，バルク試料は多くの導電助剤を加えても数十mAh/g程度の容量しか発現しないが，Li2MnSiO4ナノ結晶・カーボンナノ複合体は，室温において200 mAh/g程度，CNT複合系は226 mAh/g（組成式当たり1.36 Liに相当）の高容量を発現した。同Li2MnSiO4ナノ結晶・カーボンナノ複合体では，これまで困難であった1電子以上の反応を充放電に利用できることがわかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
平成25年度はナノ多孔体やナノ複合体の合成法の開発を中心に行う計画であったが，新しい合成法の開発とともに得られる新規材料が優れた充放電特性を示すことをすでに見出している。
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| Strategy for Future Research Activity |
合成条件を変化させてより精密なナノ構造制御を行い，ナノ構造と充放電特性との相関性を解明し，より高機能化を目指す。さらに，バルクとは異なるナノ特有の機能発現を明らかにして，従来材料の性能を凌駕すると物性発現を目指す。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
平成25年度は合成実験が中心であったため，必要な試薬類の購入で予算を消化した。高額な電気化学資材などの購入はその研究を主体とする平成26年度以降で必要となるため，基金助成金分を次年度に持越し，消化することとした。
主として，電気化学測定やそのほか高度分析に必要な資材の購入で消化する予定である。
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