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2016 年度 実績報告書

機能性有機硫黄化合物の新規合成による高容量正極活物質材料の作製

研究課題

研究課題/領域番号 26288091
研究機関米子工業高等専門学校

研究代表者

谷藤 尚貴  米子工業高等専門学校, その他部局等, 准教授 (80423549)

研究分担者 吉川 浩史  関西学院大学, 理工学部, 准教授 (60397453)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワード二次電池 / ジスルフィド / カーボンナノチューブ / リチウム
研究実績の概要

有機系二次電池の正極材料作製において,活物質には必ず導電性炭素を添加する必要が有るが,これまでの研究では活物質と導電性炭素の相互作用を考慮した材料開発の事例はない.今年度は,導電性炭素としてCNT,活物質には芳香族基を導入することにより両物質の相互作用を強め,電池の内部抵抗低下と,充放電の繰り返しにおける耐久性の改善を試みることにした.活物質には昨年までに開発した分子の端にジスルフィド結合を有する分子と単体硫黄の加熱混合で生成する有機ポリスルフィド複合体を用いた.材料設計としては,電池の特性として充電時に一定量の充電が済むと抵抗値が高まるロック現象を誘起する,メタ位にジスルフィド結合が結合したベンゼン環と,CNTとの相互作用が良好なビフェニルの導入を考案して,単体硫黄との加熱混合によってポリスルフィドの成分として導入することに成功した.電池へ挿入する正極材料は,活物質30%wt,バインダーのPVDFを20%wt,導電性炭素を50%wtで作製した.導電性炭素はカーボンブラックとCNTの混合比を変えながら検討を行った.導電性炭素をCNTのみで作製すると,現行の正極材料の成分すべてを混合し,コイン状に成型することができなかった.しかし,活物質30%wt, PVDFを20%wt,カーボンブラック40%wt,CNT10%wtによる正極材料の作製には成功した.これをもちいたリチウム二次電池の充放電評価については定電流方式で行ったところ1000 mA/gのペースで行って,広範なプラトー領域と放電容量密度270Ah/kgを示すことが分かり,20回充放電しても90%,200回でも70%容量は保持した.これまでの有機系二次電池における問題点で有った繰り返し充放電による耐久性を克服した,実用化に期待が持てる電池の製法開発において有用な知見を得たと言える.

現在までの達成度 (段落)

28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

28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

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (3件)

すべて 2016

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Water-processable, Air-stable Organic Nanoparticle-Carbon Nanotube Nanocomposites Exhibiting n-type Thermoelectric Properties.2016

    • 著者名/発表者名
      Y. Nonoguchi, A. Tani, T. Ikeda, Chigusa Goto, N. Tanifuji, R. M. Uda, T. Kawai
    • 雑誌名

      Small

      巻: 13 ページ: 163420

    • DOI

      10.1002/smll.201603420

    • 査読あり
  • [学会発表] ジスルフィド結合を有する二次電池材料と有機基の相互作用を用いた充放電特性の改善2016

    • 著者名/発表者名
      泉拓矢,谷藤尚貴
    • 学会等名
      2016ハロゲン利用ミニシンポジウム
    • 発表場所
      佐賀大学
    • 年月日
      2016-11-25
  • [学会発表] 有機硫黄系正極活物質の有機基設計によるロック挙動の誘起と繰り返し耐久性に関する検討2016

    • 著者名/発表者名
      泉拓矢,谷藤尚貴
    • 学会等名
      第6回CSJ化学フェスタ2016
    • 発表場所
      タワーホール船堀
    • 年月日
      2016-11-14 – 2016-11-16

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公開日: 2018-01-16  

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