2003 Fiscal Year Annual Research Report
導電性メソポーラスカーボン中に高活性触媒を担持したナノ複合電極の開発と評価
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03J01606
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Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
Principal Investigator |
古川 博康 独立行政法人産業技術総合研究所, 電力エネルギー研究部門, 特別研究員(PD)
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Keywords | カーボン / 酸化チタン / リチウムイオン二次電池 / 高比表面積 / ゾルゲル法 / 高電流密度 / 負極 / ナノ粒子 |
Research Abstract |
高出力・大容量型バッテリーシステムの開発は、電気自動車の普及を実現する上でも極めて重要な課題だが、出力密度を向上させるには,単位時間あたりに脱挿入可能なリチウム量を増やすことが有効な手段となる。そこで、本研究では、負極として利用可能な電極を作製するために、高比表面積を有するチタニア微粒子をカーボン上に担持した複合化電極を作製した。 チタンイソプロポキシドをアンモニア水で加水分解(ゾルゲル法)することにより得たチタニアナノ粒子のサイズは約4nmであり、その比表面積は390m^2g^<-1>に及ぶことが分かった。続いて、複合化電極の合成条件を変えた場合の放電容量を電気化学的に評価することにより、高電流密度下で充放電を繰り返した場合においても、高い充放電容量の実現が可能な電極合成法を確立することができた。これにより充放電電位は約2V(vs.Li^+/Li)で、10A/g程の比較的大きな放電電流下でも120mAh/g以上の容量を示す電極が得られた(チタニアの重量を基準)。さらに複合化電極の構造を、電子顕微鏡観察によって評価したところ、カーボン上のチタニア粒子の分散の程度が高い場合に、大きな充放電容量を示すことも明らかにした。 また、複合化電極の電気化学的な性質は、電気化学測定前の熱処理によっても大きく変化した。特に、330度で加熱処理を行った複合化電極が、充放電サイクルの経過に伴う劣化の程度がもっとも小さかったことから、活物質表面の水酸基を減らしつつ、アモルファスチタニア粒子が結晶化しない温度で熱処理を施すことの重要性を示すことができた。
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Research Products
(4 results)
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[Publications] H.Furukawa, M.Hibino, I.Honma: "Electrochemical Property of Nano-structured Amorphous TiO_2/Acetylene Black Composite Electrodes Synthesized by Sol-gel Method"Journal of the Electrochemical Society. 151-4. A527-A531 (2004)
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[Publications] H.Furukawa, M.Hibino, H.-S.Zhou, I.Honma: "Synthesis of Mesoporous Carbon Containing Ferrocene Derivative and Its Electrochemical Property"Chemistry Letters. 32-2. 132-133 (2003)
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[Publications] S.Thanachasai, H.Furukawa, S.Yoshida, T.Watanabe: "Determination of Enzyme Immobilized into Electropolymerized Polymer Films"Chemistry Letters. 32-2. 176-177 (2003)
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[Publications] H.Furukawa, K.Kuroda: "Effective Inclusion of Chlorophyllous Pigments into Mesoporous Silica for the Energy Transfer between the Chromophores"Studies in Surface Science and Catalysis. 146. 577-580 (2003)