| 研究概要 |
キャパシタ電極として活性炭電極を採用し,イオン性液体であるイミダゾール塩にリチウム塩を添加したところ,粘度は増大したにもかかわらず容量増大効果が見られた。しかも興味深いことに,アニオンは共通イオンのままでカチオンのみをリチウムイオンとして加えたにもかかわらず,実際に容量増大効果が見られたのは,カチオン吸着極(負極)ではなく,アニオン吸着極(正極)のほうであった。このことより,単純にヘルムホルツ型の二重層モデルが容量を決定するのではなく,より高次の,あるいは長距離のイオン構造が容量を支配するアノマリーな容量発現メカニズムの存在が示された。さらにこのようなアノマリー効果が発現する状況がより広範囲に存在する可能性も考慮し,イオン性液体系にとどまらず,ゲル電解質系,水系についても精査を行った。
2年度目は新規なキャパシタ電極における特異な容量増大効果を検討した。すなわち,活性炭とDNAを混合させることで,速度論的のみならず熱力学的にもキャパシタンス増大効果が認められた。詳細な解析により,二重層形成領域を支配するミリ秒単位以下の時定数にも短縮効果が認められた。DNA高分子の分子サイズは,活性炭のミクロ孔レベルよりはるかに大きく,通常の理論では非速度論的な容量増大効果は予想できないため,長距離構造におけるアノマリーな容量発現機構が存在していると考えられた(特許出願中)。
また,イオン性液体にリチウム塩,あるいは微量溶媒を添加した系の二重層容量発現についてさらに解析した。その結果,電極表面に本来二重層を形成しない,対イオンが容量挙動に大きく影響を与えることがわかった。このようにイオン性液体の場合は長距離イオン構造が二重層容量に影響を与えていることが明確になり,単純な拡散二重層構造を超えたアノマリー容量発現が明らかになった。
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