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本研究課題では、埋蔵量の多い金属イオン、特に電池容量の大きい多価イオンを用いた二次電池のアノードに適用する新規な電極であるーボンナノチューブ(CNT)修飾電極の開発を目的としている。
2022年度は、電池容量の向上のためCNT修飾電極の表面積の向上、つまり集電上に垂直配向させて合成したCNTの成長の向上について研究を行った。垂直配向したCNTの成長量の向上では、アルコール触媒化学気相成長によりCNTの合成を行った場合、触媒に用いるCoの量を制御することで最大で約 5ミクロン程度までCNTの成長量を伸ばせること、さらにAC-CVD後の垂直配向したCNT膜上に再度、Co触媒を担持してCNT合成を行う多段階合成を行うことで、3回の多段階合成により約10ミクロン程度までCNTの成長量が向上することが分かった。また、多段階合成したCNTを用いてLiイオン二次電池のアノードとしての充放電容量の測定を行い、CNTの成長量の向上に伴い容量が向上することを明らかとした。
2023年度は、VACNT修飾電極のMgイオン二次電池(MIB)のアノードの電極としての性能評価のため、Mgイオンを電解質に、Mg金属を対極兼参照極に用いた電池を作製し、アノード電極の電池容量や充放電反応の測定を行った。MIBのアノードとしてVACNT修飾電極を用いた充放電測定では、Mgイオンのアノード上への析出および溶解反応に由来する酸化還元反応の電流が観察され、作製したVACNT修飾電極がMIBのアノードとして作動することが確認された。
2024年度は年度初頭に病気を患い、入院・傷病休職を取ったため、2023年度に実施した実験の再現性確認の実験のみを行った。このため、MIB用新規CNT電極の特性の再現性の確認は出来たものの、新しい結果は得られていない。なお、上記の理由により、2024年度の研究費は全額返金している。
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