特異なドーピング機能を有する導電性高分子のエネルギー変換材料への応用

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11650845
• Research Institution: Hiroshima University
• Principal Investigator: 木谷 晧 広島大学, 工学部, 助教授 (70034395)
• Keywords: 導電性稿分子 / n型ドーピング / 自己ドーピング / 二次電池 / 燃料電池

Research Abstract

導電性高分子の電池材料としての応用を研究対象として、特異なドーピング機能を有する高分子を用いることにより電池機能を向上させることを試みた。二次電池と燃料電池の二種類の電池について検討したが、紙巾の都合上、二次電池に関連する結果について概要を述べる。
1.n型ドーピング機能を有するポリアニリンの電解合成と機能(負極材料)
これまでに高分子の側鎖に二つのオキシエチレン基を有するpoly-NDHAnの性質について検討し、通常のポリアニリンでは観測されないn型ドーピングが可能である事を報告した。本研究では、高分子の側鎖に三つのオキシエチレン基を有するPoly-N-(3,6,9-trioxadecyl)aniline(poly-NTDAn)の電解合成とその性質について検討した結果、poly-NDHAnと同様にn型ドーピングが可能であった。特にpoly-NTDAnにおいてはn型ドーピング反応の可逆性が著しく向上した。GPC法によるpoly-NTDAnの分子量は110万であり、伝導度も1mS/cmといずれもpoly-NDHAnとほとんど同じ値を示し、オキシエチレン基の鎖長を長くしても低下しなかった。
2.自己ドープ機能を有するポリアニリン複合体の作製と機能評価
著者らはポリアニリン/ポリアニリンモノスルホン酸複合体が、両極共にカオチンが移動する新しいタイプの二次電池の正極材料として良好に機能することを見い出した。本研究では、ポリアニリンジスルホン酸(poly-ADSA)を用いてポリアニリンとの複合化を試みた。脱ドープしたポリアニリンを、poly-ADSA水溶液中で酸化還元を繰り返すことにより、複合体を作製した。電気化学的に活性なpoly-ADSAの取り込みにより、複合体のレドックス電気量は最初の値の120%まで増加した。複合体の容量は、水溶液中では98Ah/kgと期待通りの高い値を示したが、炭酸プロピレン中では70Ah/kgと幾分低い値が得られた。

Research Products

• [Publications] Akira Kitani: "Electrochemical Behaviors of Polyaniline/Polyaniline-sulfonic Acid Composites"Synth.Metals. 102. 1171-1172 (1999)
• [Publications] Akira Kitani: "Properties of Polyanilines Containing Oxyethylene Units"Synth.Metals. 102. 1173 (1999)
• [Publications] Akira Kitani: "Electrochemical Behaviors of Polyaniline/Poly(aniline-2,5-disulfonic Acid)Composites"Electrochemistry. 67(12). 1262-1263 (1999)
• [Publications] Akira Kitani: "Electrosynthesis and Properties of Self-doped Poly(aniline-2,5-disulfonic Acid)"Ext.Abstr.50th Int.Soc.Electrochem.Meeting. 3B37 (1999)
• [Publications] Akira Kitani: "Electrochemical,Optical and Electrical Properties Polyanilines Containing Oxyethylene Units"Ext.Abstr.196th ECS and 1999 ECSJ Joint Int.Meeting. 2217 (1999)
• [Publications] 木谷 晧: "アニリンジスルホン酸を用いる自己ドープ型ポリアニリンの電解合成と性質"日本化学会第77秋季年会講演予稿集. 22 (1999)