| 研究課題/領域番号 |
19K15689
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
小区分36020:エネルギー関連化学
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| 研究機関 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 |
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研究代表者 |
加藤 南 国立研究開発法人産業技術総合研究所, エネルギー・環境領域, 研究員 (50783643)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 導電性高分子 / 導電性バインダー / 有機正極 / 二次電池 / 有機二次電池 / 酸化還元 / 電極活物質 / 水系バインダー / 被覆 / π共役系 / 高エネルギー密度 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
輸率の高いアニオンを利用することにより、急速充放電が期待される高エネルギー密度化(高電圧×高容量)を見据え高電圧作動する電子供与型の有機硫黄材料の開発を行う。しかし、電極材料として利用するには解決すべき課題として、電子伝導性が低いため導電助剤を多く必要とするため電極全体当たりでの 容量が低いこと、充放電時における有機電解液への溶出(分解)がある。本研究では、導電性高分子を正極に被覆(複合)することで課題を解決する。
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| 研究成果の概要 |
高電圧作動が期待できるアニオン移動型有機硫黄正極材料の探索と、導電性高分子材料の利用による有機活物質を含む電極の充放電中の容量劣化と電極あたりの低容量密度という課題解決を試みた。本研究では、金属リチウム対極に対し4Vの放電プラトーを示す有機正極材料を見出した。更に、PEDOT:PSSとD-ソルビトールを導電性添加剤またはセパレータのコーティング剤として使用することで、純電極重量あたりの高容量化を実現し、サイクル寿命が改善されることを明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
有機二次電池は資源的制約が少なく、軽元素で構成される多電子酸化還元系の有機化合物を利用することにより軽量かつ高容量な電池の構築が期待される。しかし、有機二次電池の実現には、①繰り返し充放電による容量劣化、②電極中の活物質の配合率が低いという課題の解決が必要であった。本研究では、導電性高分子材料で被覆したセパレータの利用により有機電極の容量劣化が抑制できること、導電性高分子バインダーを用いることで、有機電極のエネルギー密度を現在の無機電極に匹敵するほど高めることができることを証明した。本研究の成果は、導電性高分子材料の利用が有機二次電池実現のための新たな突破口となることを示唆している。
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