2016 Fiscal Year Annual Research Report
Pseudo-high-pressure electrochemical reactions in a single-walled carbon nanotube
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26410238
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| Research Institution | Nagoya Institute of Technology |
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Principal Investigator |
川崎 晋司 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40241294)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | カーボンナノチューブ / 二次電池 / キャパシタ / 電気化学反応 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）最終年度の実績
単層カーボンナノチューブ（SWCNT）に内包されたヨウ素分子がSWCNTからの電荷移動反応で一部ポリヨウ化物イオンを形成していることは前年度までの研究でわかっていた。最終年度では、低温にするとこの電荷移動反応が進むこと、およびその電荷移動反応促進は長鎖のポリヨウ化物イオン生成反応が進むためであることを明らかにした。また、ヨウ素を内包したSWCNTがLiイオンを吸蔵・放出できることを高分子電解質を用いた実験により明らかにした。前年度までにフェナントレンキノンなどの有機分子を内包したSWCNTが電池電極として機能することはわかっていた。最終年度には、有機分子電極が低温でも良好に動作することを実験的に明らかにした。
（２）全期間での実績
初年度にはヨウ素分子を電解酸化法でSWCNTに内包させる方法を確立した。また、硫黄内包SWCNTについて、内包した硫黄分子の昇華温度がチューブ径が小さくなるにつれて高くなることを見出した。また、チューブ内での硫黄分子の安定化を利用することで電池電極として機能することを見出した。２年目にはリン内包SWCNTがNaイオン電池電極として大きな可逆容量を示すことを明らかにした。また、フェナントレンキノンなどの有機分子電極についてSWCNTへの内包が有機分子の電解液への溶出を抑制することを確認した。バルク試料では電池電極として機能しないリンをSWCNTに内包するとLi、Naイオンを可逆的に吸蔵・放出できることを明らかにした。最終年度の成果については上記の通りである。
SWCNT内包系はこれまでもっぱら学術的興味で研究が行われてきたが、工学的見地から内包分子を選択することで新しい機能性材料として展開できる可能性を評価した。次世代二次電池・キャパシタ電極材料、透明導電膜材料としてSWCNT内包系が優れた性能を有することを明らかにした。
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