2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of Novel Electrochemical Capacitor Using Discharged Graphite-fluoride Lithium Primary Battery
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26410250
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| Research Institution | Gunma University |
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Principal Investigator |
白石 壮志 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (40292627)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | フッ化黒鉛 / リチウム / 電池 / キャパシタ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
フッ化黒鉛リチウム電池は高エネルギー密度・長期信頼性を有し、ガスメーター・時計・ウキなどの電源として広く使われている。フッ化黒鉛リチウム電池は一次電池であるためこれまでは使い捨てされてきたが、研究代表者は完全放電して残存容量がなくなったフッ化黒鉛リチウム一次電池は電気化学キャパシタとして再生できることを過去に見出した。本研究では、使用済みフッ化黒鉛リチウム一次電池を充電することでキャパシタとして再生したフッ化黒鉛リチウムキャパシタの基礎特性を把握し、充放電機構を明らかにするとともに欠点であるサイクル特性の改善とエネルギー密度の更なる改善を目指す。本年度は昨年度から引き続き、サイクル特性ならびに体積比容量（体積エネルギー密度）の改善を行い、同時に種々の分析手法を駆使して充放電機構の解明を進めた。
①サイクル特性ならびに体積比容量の改善：昨年度においては正負極での規格化体積比容量で約18Fcc-1で1000サイクルまで安定して充放電が可能であったが、電極調製条件を最適化することで、20Fg-1以上の体積比容量で1000サイクル以上の安定した充放電を実現できた。
②エネルギー密度の改善：昨年度までは、サイクル特性が良好となる二層構造負極（リチウム金属と黒鉛薄膜の複合化）を用いた場合においてセル電圧4-2Vの条件での最大体積エネルギー密度は約20WhL-1であったが、電極調製条件の最適化により約30Wh-1にまで達した。
③充放電機構の解明：元素分析・電気化学水晶振動子マイクロバランス法・電極厚み変化測定の結果を総合することで、フッ化黒鉛の電気化学的脱フッ素化物電極（フッ化黒鉛リチウムキャパシタの正極）のキャパシタとして充放電は、カチオンであるリチウムイオンの吸脱着により主に進行することが明らかになった。
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