• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2015 年度 実績報告書

高密度エネルギー貯蔵を可能とする有機負極ポリマーの創出

研究課題

研究課題/領域番号 25288056
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)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード有機負極 / 電子交換 / 電荷貯蔵 / 交差反応 / 整流素子 / キノン / 電荷補償イオン / 充放電
研究実績の概要

キノン類を繰り返し構造単位当たりに密度高く導入したポリマーの可逆で速い2電子授受に着目し、n型高速電荷輸送への拡張とこれを有機負極活物質とする斬新な有機空気二次電池の実証を研究の起点として、電子交換に立脚した導電・蓄電現象に関わる基礎化学の確立を目指して最終年度の研究を展開した。
1. ヘテロ接合面のボトムアップ集積:前年度までに構築されたヘテロ界面を活用し、界面に配置させた色素の増感反応を用いた光電変換場に拡張した有機太陽電池として動作実証した。界面で密度高く存在するレドックス席が、交換反応により電荷分離距離を増大させることを明らかにし、従来と異なる有機太陽電池の実現につながった。色素のエネルギー準位とのマッチングにより、光電変換効率を向上させた。
2. 多様な電荷貯蔵形態の実証:有機負極として設計されたn型ポリマーを、カチオン電荷補償に着目して正極側に用い、より卑電位を有する金属負極(例えばLi)と組合せ、充放電に伴いカチオンのみが極間移動するロッキングチェア型電池を試作・動作実証した。また、pnバイポーラ性を有し両性ドープ可なポリマーを用いて、正負極に関係なく極性転換できる斬新な電荷貯蔵形式を提案し、積層化による高電圧発生や交流からの一定電圧(矩形波)出力など、電荷貯蔵に関わる有機ポリマーの新物性を明確にした。
3. 超高密度蓄電物質の創出:高い電荷貯蔵密度を与えたn型ポリマーを用いて、空気二次電池の構成による高密度エネルギー貯蔵を可能にした。レドックス当重量を抑え、酸化還元電位を指標に起電力を高めることによって重量エネルギー密度を増加させる手法で、有機物での限界を見極めた。また、ポリマーと集電極の界面に介在させた色素(D系の有機色素やRu錯体など)を用いてポリマーを光充電し、対極での酸化により供給された電子を外部回路経由で色素再生に用いる有機・光空気二次電池を創出した。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

27年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

27年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2015

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 謝辞記載あり 4件) 学会発表 (1件) (うち国際学会 1件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Kinetic Control of Electron Transfer at Doped Zinc Oxide/redox-active Molecule Interface for Photocurrent Rectification2015

    • 著者名/発表者名
      M. Suzuka, S. Hara, T. Sekiguchi, K. Oyaizu, H. Nishide
    • 雑誌名

      Chem. Lett.

      巻: 44 ページ: 41-43

    • DOI

      10.1246/cl.140872

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Efficient Charge Transport of a Radical Polyether/SWCNT Composite Electrode for an Organic Radical Battery with High Charge-storage Density2015

    • 著者名/発表者名
      T. Sukegawa, K. Sato, K. Oyaizu, H. Nishide
    • 雑誌名

      RSC Adv.

      巻: 5 ページ: 15448-15452

    • DOI

      10.1039/c4ra15949g

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Facile Charge Transport and Storage by a TEMPO-populated Redox Mediating Polymer Integrated with Polyaniline as Electrical Conducting Path2015

    • 著者名/発表者名
      K. Oyaizu, H. Tatsuhira, H. Nishide
    • 雑誌名

      Polym. J.

      巻: 47 ページ: 212-219

    • DOI

      10.1038/pj.2014.124

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] High-density and Robust Charge Storage with Poly(anthraquinone-substituted norbornene) for Organic Electrode-active Materials in Polymer-Air Secondary Batteries2015

    • 著者名/発表者名
      T. Kawai, K. Oyaizu, H. Nishide
    • 雑誌名

      Macromolecules

      巻: 48 ページ: 2429-2434

    • DOI

      10.1021/ma502396r

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Synthesis of Poly(TEMPO-substituted Glycidyl Ether) by Utilizing t-BuOK/18-crown-6 for an Organic Cathode-active Material2015

    • 著者名/発表者名
      K. Sato, T. Sukegawa, K. Oyaizu, H. Nishide
    • 雑誌名

      Macromol. Symp.

      巻: 351 ページ: 90-96

    • DOI

      10.1002/masy.201300224

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] Macromolecular Complexes for Synthesis of Totally Halogen-free and High Molecular-weight Poly(phenylene sulfide)2015

    • 著者名/発表者名
      K. Oyaizu, F. Aida, H. Nishide
    • 学会等名
      IUPAC 16th International Symposium on Macromolecular Complexes (MMC-16)
    • 発表場所
      Wroclaw (Poland)
    • 年月日
      2015-08-10 – 2015-08-14
    • 国際学会 / 招待講演

URL: 

公開日: 2017-01-06  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi