本研究では、高エネルギー密度かつ高出力密度を示す水系電気二重層キャパシタ(EDLC)の開発を目的として、導電性ボロンドープナノダイヤモンド(BDND)の作製および表面修飾技術の開発を行った。まず、BDND作製プロセスの最適化を検討し、高比表面積(650 m2/g)および高導電率(0.01 S/cm以上)のBDNDが再現よく得られる条件を見出すことができた。次に、最適化したBDNDを用いた水系EDLCデバイスの作製を実施した。チタン箔を集電体とし、1 M H2SO4を電解液としたパウチセルを作製して評価したところ、1.8 Vの大きなセル電圧を印加可能であることが確かめられた。また、電解液を高濃度NaClO4水溶液とした場合、2.8 Vのセル電圧を印加可能であった。そこで、電極材料をBDND、電解液を高濃度NaClO4水溶液とする水系EDLCに着目し、電極塗工プロセスおよびNaClO4濃度の最適化を検討した。BDND/バインダー比の検討および塗布量の検討を経て、容量が大きく、かつ十分な安定性を示す電極の塗工条件を見出すことができた。また、NaClO4濃度を検討したところ、8 Mとすることで高エネルギー密度(10 Wh/kg)かつ高出力密度(10000 W/kg-1)の水系EDLCデバイスを作製できることがわかった。また、高容量化を目的としたBDNDの表面修飾技術についても検討を行った。電子線グラフト重合法によりBDND表面にポリ(メタクリル酸グリシジル)修飾を行い、さらに2-アミノアントラキノン(AAQ)と反応させることにより、AAQ-BDNDを得た。BDND上のAAQは酸化還元活性であることが確認され、BDNDの高容量化に有効であることが示された。
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