次世代新型電池「プロトン電池」を目指した高分子電極材料の開発

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13555261
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 山元 公寿 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (80220458)
• 研究分担者: 樋口 昌芳 慶應義塾大学, 理工学部, 助手 (80306852)
• キーワード: プロトン電池 / ポリマー電池 / 2次電池 / ポリフェニルアゾメチン / 1段階2電子移動

研究概要

申請者らが独立に開発したフェニルアゾメチン高分子を活用して、高速応答で作動する高エネルギー出力のプロトン電池を目指したポリマー電極の合成と電子応答性能試験を目的とする。
具体的には、次の2項目を推進した。
(1)ポリマーのレドックス過程の解析(2)プロトン電池の作製と性能試験
(1)ポリマーのレドックス過程の解析
π共役高分子連鎖上に配列したレドックス集積場では一段階多電子移動効率よく進行する。一段階多電子移動の生起には、各段階の酸化還元電位差に大差が無いことが条件となる。微分パルス法による酸化還元電位(差)ΔE(M^+ -M^+ -e = M^+ M^<2+> E1; M^+ -M^<2+> -e = M^<2+> -M^<2+> E2,E2 -E1 = ΔE)の決定から均化定数(Kc =[M^+ -M^<2+>]2/[M^+ -M^+][M^<2+> -M^<2+>])を算出し、ポリフェニルアゾメチン電子系の一段階多電子移動の割合(Kc = exp[ΔEF/RT])を評価した。パルスボルタンメトリーのシュミレーションより、1段目と2段目の酸化還元電位が100mVも逆転していることを突き止めた。
(2)プロトン電池の作製と性能試験
高プロトン電導性を示すナフィオンフィルムを固体電解質として利用した簡易的な高分子プロトン電池[フェニルアゾメチンポリマー‖ナフィオン‖ポリアニリン]を作製、連続放電特性の評価システムを構築した。酸性中、高速応答性を確認した。

研究成果

• [文献書誌] K.Yamamoto et al.: "A Novel oligothiophene Derivatives as a Hole Transport with Emitting Materials for OLED"Polym. Adv. Technol.. 14. 52-57 (2003)
• [文献書誌] K.Yamamoto et al.: "The First Electroresponsive Phenylazomethine Macrocycles: Highly Preferential Formation and Reaular Molecular-Packing"Org. Left.. 5. 345-347 (2003)
• [文献書誌] K.Yamamoto et al.: "Metal Assembly in Novel Dendrimers with Porphyrin Cores"J. Am. Chem. Soc.. 125. 340-341 (2003)
• [文献書誌] K.Yamamoto et al.: "Oligophenylazomethines: Synthesis, Stwcture, Electrochemical Property and Photo-cyclization"Polym. Adv. Technol.. 13. 765-770 (2002)
• [文献書誌] K.Yamamoto et al.: "Novel p-Conjugated Polymers Exhibiting Conductive-insulater Transition Based on the Redox of PDA Units through Electron Comunication"Electrochmistry. 70. 668-670 (2002)
• [文献書誌] K.Yamamoto et al.: "A Novel Synthetic Route of Redox-active Poly(phenylene sulfide) Derivatives Via a Michael-Type Addition"Bull. Chem. Soc Jpn.. 75. 1827-1832 (2002)
• [文献書誌] K.Yamamoto et al.: "Recent Progress in Polycondensation"Ed. T. Matsumoto, Res. Signpost. 153-173 (2002)