2018 Fiscal Year Annual Research Report
Preparation of sulfur-organic compound copolymers and their application to positive electrode material for magnesium secondary battery
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16H04647
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| Research Institution | Yamaguchi University |
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Principal Investigator |
堤 宏守 山口大学, 大学院創成科学研究科, 教授 (90211383)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
上野 和英 横浜国立大学, 大学院工学研究院, 特任教員(准教授) (30637377)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 硫黄 / 二次電池 / 硫黄正極 / 共重合体 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の実績は、以下のように要約できる。
(1)硫黄－有機化合物共重合体の合成を、硫黄と各種アルケニル化合物やジハロアルカン化合物を用い行うと共に、得られた共重合体の構造を各種分光法等により明らかにした。得られた共重合体は、硫黄に熱開裂によるビラジカル生成、このビラジカルによるアルケニル化合物の二重結合への反応により得られることが明らかとなった。これらの構造は、NMR、IRなどから明らかとなった。また、分子量は約2000程度（ポリスチレン換算）であることも明らかとなった。
(2) (1)において合成した各共重合体の有機電解液中における電気化学的特性を調査し、これにより電池用正極材料として可能性のある共重合体を選別し、(3)で用いた。得られた共重合体は有機溶媒に可溶で有り、この溶液を用いてケッチェンブラックの持つ空孔に共重合体を内包させることができた。内包されていることの確認は、TEM観察及びEDS分析から明らかとなった。共重合体とケッチェンブラックを複合化した電極を用いて電気化学測定を行ったところ、共重合体の持つポリスルフィド鎖の還元、再酸化反応に対応する電気化学応答が得られた。また、複数の還元ピークが観察されたことから、硫黄の電気化学的還元時に見られる多段階反応が同様に起こっていることが示唆された。
(3)(2)において選別した共重合体を正極に用いたリチウムあるいはマグネシウム二次電池を試作し、充放電試験を行った。硫黄単独の正極に匹敵する高容量を得ることができた。また、充放電サイクルに伴う容量低下を抑制するために、後架橋処理を行ったところ、容量低下をある程度抑制可能なことが明らかとなった。なお、今回、マグネシウム電解液系における評価が艱難であったため、リチウム電解液系を中心に用いて評価を行った。マグネシウム系電解液を用いた二次電池への展開は、今後の課題と考えている。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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