Development of Novel Hybrid Capacitor Using Graphite-oxide

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K05255
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 36020:Energy-related chemistry
• Research Institution: Gunma University
• Principal Investigator: Shiraishi Soshi 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (40292627)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 畠山 義清 群馬大学, 大学院理工学府, 助教 (90633313)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 酸化黒鉛 / ハイブリッドキャパシタ / X線吸収分析

Outline of Final Research Achievements

Graphite oxide (GO)/Li battery operates as hybrid electrochemical capacitor (GO/Li capacitor) after the first discharge, but there were three issues as follows: (1) high internal resistance, (2) further improvement of capacitance (energy density), and (3) clarification of the charging/discharging mechanism of the positive electrode. In this study, the authors succeeded in decreasing the resistance and improving the capacitance (energy density) of the GO/Li capacitor by combining GO with single-walled carbon nanotubes (SWCNT), optimizing the composite ratio, and utilizing an ether-based solvent (tetraglyme) for the electrolyte. In addition, the results of the operando thickness measurement and X-ray absorption analysis suggest that the adsorbed/desorbed ion for the positive electrode of the GO/Li capacitor is the anion of the electrolyte.

Free Research Field

炭素材料

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

酸化黒鉛、酸化グラフェンといった共有結合性酸素系黒鉛層化合物は、電子伝導性が低いため、電極材料として電気化学的応用を指向する場合には還元処理が必要であった。しかし、本研究では、酸化黒鉛、酸化グラフェンの電極をそのまま二次的な処理をすることなく、充放電可能な蓄電デバイスの電極として利用できることを実証した。このことは、単に電気化学キャパシタの発展という観点だけでなく、酸化黒鉛、酸化グラフェンの応用の範囲を広げるという側面をもっていることが特徴である。