n型レドックスポリマーの創出と有機負極活物質への応用

2012 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 21550120
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 高分子化学
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 小柳津 研一 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90277822)
• 研究分担者: 西出 宏之 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (90120930)
• 研究期間 (年度): 2009 – 2012
• キーワード: 機能性高分子 / 有機電池 / 電極活物質 / 電荷貯蔵 / ポリイミド

研究概要

ポリイミドを分子レベルで炭素繊維と複合化させることによりモノマー単位当りでレドックス活性が発現することを見出し、その可逆な酸化還元を二次電池の負極反応と捉え、全有機電池の動作を実証した。これをもとに、有機レドックス席を究極の密度で安定に有するポリマーを幅広く合成し、物質移動過程の解明と制御に基づく膜抵抗の低減により迅速かつ大容量の電子移動過程を達成するとともに、イオン輸送性を高めた新しい活物質の設計により、電解質および電解液の大幅な削減を可能とし、有機負極活物質として具体化した。

研究成果

• [雑誌論文] Electrolyte Anion-assisted Charge Transportation in Poly(oxoammonium cation/nitroxyl radical) Redox Gels (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Nakahara, K. Oyaizu, H. Nishide
  • 雑誌名: J. Mater. Chem. 巻: 22 ページ: 13669-13673
  • DOI: DOI:10.1039/c2jm31907a.
  • 査読あり
• [雑誌論文] TEMPO-substituted Polyacrylamide for an Aqueous Electrolyte-typed and Organic-based Rechargeable Device (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Chikushi, H. Yamada, K. Oyaizu, H. Nishide
  • 雑誌名: Sci. Chin. Chem. 巻: 55 ページ: 822-829
  • DOI: DOI:10.1007/s11426-012-4556-3.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Macromolecular Complexes Leading to High Performance Energy Devices (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Oyaizu, H. Nishide
  • 雑誌名: Macromol. Symp. 巻: 317-318 ページ: 248-258
  • DOI: DOI:10.1002/masy.201200012
  • 査読あり
• [雑誌論文] Indoline Dye-coupled Polyviologen : Its Electrochemical Property and Electropolymerization (2012)
  • 著者名/発表者名: N. Sano, M. Suzuki, W. Tomita, K. Oyaizu, H. Nishide
  • 雑誌名: Jpn. J. Appl. Phys 巻: 51 ページ: 10NE17
  • DOI: DOI:10.1143/JJAP.51.10NE17
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nitroxide Radical Molecules as Highly Reactive Redox Mediators in Dye-sensitized Solar Cells (2012)
  • 著者名/発表者名: F. Kato, A. Kikuchi, T. Okuyama, K. Oyaizu, H. Nishide
  • 雑誌名: Angew. Chem. Int. Ed., 巻: 124 ページ: 10324-10327
  • DOI: DOI:10.1002/ange.201205036
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dual Dopable Poly(phenylacetylene) with Nitronyl Nitroxide Pendants for Reversible Ambipolar Charging and Discharging (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Oyaizu, T. Sukegawa, H. Nishide
  • 雑誌名: Chem. Lett. (Editor's Choice) 巻: 40 ページ: 184-185
  • DOI: DOI:10.1246/cl.2011.184
  • 査読あり
• [雑誌論文] P- and N-Type Bipolar Redox-active Radical Polymer : Toward Totally Organic Polymer-based Rechargeable Devices with Variable Configuration (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Suga, S. Sugita, H. Ohshiro, K. Oyaizu, H. Nishide
  • 雑誌名: Adv. Mater. 巻: 23 ページ: 751-754
  • DOI: DOI:10.1002/adma.201003525
  • 査読あり
• [雑誌論文] Polymerization of Lactic O-Carboxylic Anhydride Using Organometallic Catalysts (2011)
  • 著者名/発表者名: X. Zhuang, H. Yu, Z. Tang, K. Oyaizu, H. Nishide, X. Chen
  • 雑誌名: Chin. J. Polym. Sci. 巻: 29 ページ: 197-202
  • DOI: DOI:10.1007/s10118-010-1013-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Designing Current Collector/composite Electrode Interfacial Structure of Organic Radical Battery (2011)
  • 著者名/発表者名: Yoshihara, H. Katsuta, H. Isozumi, M. Kasai, K. Oyaizu, H. Nishide
  • 雑誌名: J. Power Sources, 巻: 196 ページ: 7806-7811
  • DOI: DOI:10.1016/j.jpowsour.2010.10.092
  • 査読あり
• [雑誌論文] Functionalization of Poly(4-chloromethylstyrene) with Anthraquinone Pendants for Organic Anode-active Materials (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Oyaizu, W. Choi, H. Nishide
  • 雑誌名: Polym. Adv. Technol. 巻: 22 ページ: 1242-1247
  • DOI: DOI:10.1002/pat.1968.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Radical Polymer-wrapped SWNTs at a Molecular Level : High-rate Redox Mediation through a Percolation Network for a Transparent Charge-storage Material (2011)
  • 著者名/発表者名: W. Choi, S. Ohtani, K. Oyaizu, H. Nishide, K. E. Geckeler
  • 雑誌名: Adv. Mater 巻: 23 ページ: 4440-4443
  • DOI: DOI:10.1002/adma.201102372
  • 査読あり
• [雑誌論文] Aqueous Electrochemistry of Poly(vinylanthraquinone) for Anode-active Materials in High-density and Rechargeable Polymer/Air Batteries (2011)
  • 著者名/発表者名: W. Choi, D. Harada, K. Oyaizu, H. Nishide
  • 雑誌名: J. Am. Chem. Soc. 巻: 133 ページ: 19839-19843
  • DOI: DOI:10.1021/ja206961t
  • 査読あり
• [雑誌論文] Organic Radical Battery Approaching Practical Use (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Nakahara, K. Oyaizu, H. Nishide
  • 雑誌名: Chem. Lett. (Highlight Review) 巻: 40 ページ: 222-227
  • DOI: DOI:10.1246/cl.2011.222.
  • 査読あり
• [雑誌論文] Redox-active Polyimide/carbon Nanocomposite Electrodes for Reversible Charge Storage at Negative Potentials : Expanding the Functional Horizon of Polyimides (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Oyaizu, A. Hatemata, W. Choi, H. Nishide
  • 雑誌名: J. Mater. Chem. 巻: 20 ページ: 5404-5410
  • DOI: DOI:10.1039/c0jm00042f
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and Charge Transport Properties of Redox-active Nitroxide Polyethers with Large Site Density (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Oyaizu, T. Kawamoto, T. Suga, H. Nishide
  • 雑誌名: Macromolecules 巻: 4 ページ: 10382-10389
  • DOI: DOI:10.1021/ma1020159
  • 査読あり
• [雑誌論文] Radical Polymers for Organic Electronics : A Radical Departure from Conjugated Polymers? (2009)
  • 著者名/発表者名: K. Oyaizu, H. Nishide
  • 雑誌名: Adv. Mater 巻: 21 ページ: 2339-2344
  • DOI: DOI:10.1002/adma.200803554
  • 査読あり
• [学会発表] Polymers for Energy Storage (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Oyaizu
  • 学会等名: POLYCHAR 21, World Forum on Advanced Materials
  • 発表場所: Gwangju (Korea)
  • 年月日: 2013-03-11
• [学会発表] Polymers for Energy Storage Ecomaterials (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Oyaizu
  • 学会等名: The 1st International Symposium on Polymer Ecomaterials (PEM 2012)
  • 発表場所: Changchun (China)
  • 年月日: 20120819-23
• [図書] Organic Batteries, Encyclopedia of Sustainability Science and Technology, ed by R. A. Meyers (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Nishide, K. Oyaizu
  • 出版者: Springer, New York
• [図書] Polyradicals in Batteries", Encyclopedia of Radicals in Chemistry, Biology and Materials, ed by C. Chatgilialoglu, A. Studer (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Oyaizu, H. Nishide,
  • 出版者: Wiley, Chichester
• [図書] 有機ラジカル電池 『最先端電池と材料』, 最先端材料システムワンポイントシリーズ,高分子学会編 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小柳津研一, 西出宏之
  • 総ページ数: 81-88
  • 出版者: 共立出版
• [図書] Molecular Catalysis for Fuel Cells", Energy Production and Storage : Inorganic Chemical Strategies for a Warming World, ed by R. H. Crabtree (2011)
  • 著者名/発表者名: K. Oyaizu
  • 総ページ数: 253-263
  • 出版者: Wiley, Chichester
• [図書] Mesoscale Radical Polymers : Bottom-up Fabrication of Electrodes in Organic Polymer Batteries", Advanced Nanomaterials, ed by K. Geckeler, H. Nishide (2010)
  • 著者名/発表者名: K. Oyaizu, H. Nishide
  • 総ページ数: 319-332
  • 出版者: Wiley-VCH, Weinheim
• [図書] 有機ラジカル電池の展望 『高性能蓄電池』 (2009)
  • 著者名/発表者名: 小柳津研一, 西出宏之
  • 総ページ数: 361-370
  • 出版者: エヌ・ティー・エス
• [備考]
  • URL: http://www.appchem.waseda.ac.jp/~polymer/index.html
• [産業財産権] ジシアノアントラキノンジイミンポリマー、電荷貯蔵材料、電極活物質、電極及び電池 (2011)
  • 発明者名: 西出宏之、小柳津研一、吉本卓司
  • 権利者名: 早稲田大学、日産化学工業
  • 産業財産権番号: 特許,特願2011-50453
  • 出願年月日: 2011-03-08
• [産業財産権] 空気電池 (2009)
  • 発明者名: 西出宏之、小柳津研一、崔源成、原田大輔
  • 権利者名: 早稲田大学
  • 産業財産権番号: 特許,特願2009-276909
  • 出願年月日: 2009-12-04