2015 Fiscal Year Research-status Report
使用済みフッ化黒鉛一次電池を用いた新規電気化学キャパシタの構築
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26410250
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
白石 壮志 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (40292627)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | フッ化黒鉛 / リチウム / 電池 / ナトリウム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
フッ化黒鉛リチウム電池は高エネルギー密度･長期信頼性を有し、ガスメーター･時計･浮きなどの電源として広く使われている。フッ化黒鉛リチウム電池は一次電池であるためこれまでは使い捨てされてきたが、研究代表者は完全放電して残存容量がなくなったフッ化黒鉛リチウム一次電池は電気化学キャパシタとして再生できることを過去に見出した。本研究では、使用済みフッ化黒鉛リチウム一次電池を充電することでキャパシタとして再生したフッ化黒鉛リチウムキャパシタの基礎特性を把握し、充放電機構を明らかにするとともに、欠点であるサイクル特性の改善とエネルギー密度の更なる向上を目指す。本年度は、サイクル特性の改善と体積比容量（体積エネルギー密度）の向上について検討した。さらに、充放電機構の解明の一環ならびにフッ化黒鉛キャパシタの可能性の拡大のため、リチウム金属以外の負極材料での特性について評価を行った。
①サイクル特性の改善：これまでの200サイクルまでの充放電特性しか評価できていなかったが、1000サイクルまで評価した。その結果、昨年度に開発したリチウム金属と黒鉛の二層構造負極の利用によって、少なくとも1000サイクルまで安定に充放電できることを明らかにした。
②体積比容量の改善：フッ化黒鉛正極の作製条件を見直し、電極かさ密度を向上したところ、体積比容量を約18Fcc-1まで高めることができた。
③フッ化黒鉛ナトリウムキャパシタ：リチウム金属負極に代えてナトリウム金属負極を用いることで、フッ化黒鉛ナトリウムキャパシタの可能性を検証した。その結果、ほぼフッ化黒鉛リチウムキャパシタと同等の特性を有するフッ化黒鉛ナトリウムキャパシタが実現できることが明らかになった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本年度は①サイクル特性の改善、②体積比容量の改善、③フッ化黒鉛ナトリウムキャパシタの可能性、④充放電機構解明のためのその場測定、の四項目について研究した。その結果、①から③の項目では成果を挙げることができた。特に③については当初の計画にはなかった内容であり、期待以上の成果が得られた。しかし、④についてはその場測定用の電極の作製が予想以上に難航しており、鋭意努力中である。そのため、「おおむね順調に進展している」との自己評価とした。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、進捗が遅れている「充放電機構解明のためのその場測定」に注力するとともに、さらなる体積比容量の改善を目指す。その場測定のための電極作製は、目処がつきつつあるので、次年度中期には成果が挙がると期待される。
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| Causes of Carryover |
当初の計画よりもわずかに消耗品の支出額が少なく済んだため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度使用額8687円は、その場測定で用いる電極基板材料の購入に充てる予定である。その場測定で用いる電極基板は高価であり、少しでも多くの電極を用意しておきたい。
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