Development of Novel Hybrid Capacitor Using Graphite-oxide

使用氧化石墨的新型混合电容器的开发

• 批准号: 21K05255
• 负责人: 白石 壮志
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Gunma University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05255/
• 关键词: ハイブリッドキャパシタ; 酸化黒鉛; リチウム電池; キャパシタ

ハイブリッドキャパシタは、電気二重層キャパシタ（EDLC)型電極と蓄電池用電極を組み合わせた蓄電デバイスであり、EDLCよりも高エネルギー密度を有する。当研究室では、完全放電後のフッ化黒鉛（GF）/Li電池並びに、酸化黒鉛（GO）/Li電池がハイブリッドキャパシタとして充放電可能であると見出した（それぞれGF/Liキャパシタ、GO/Liキャパシタと命名している）。GO/LiキャパシタはGF/Liキャパシタに比べて容量・エネルギー密度は優れている。しかし、GO/Liキャパシタは内部抵抗がEDLCやGF/Liキャパシタよりも高い傾向にある。本研究では、GOと単層カーボンナノチューブ（SWCNT）との複合化によって内部抵抗を低減し、さらにはGOとSWCNT との複合化率を最適化することでGO/Liキャパシタの更なる高性能化を目指した。昨年度において、重量比80 : 20の比率でHummers法GO粉末とSWCNT（SG101）を複合化した電極を用いると、GO/Liキャパシタの内部抵抗を低減し、体積比容量を改善できることを明らかにした。さらに、テトラグライム系電解液を用いると、リチウムイオン電池によく使われるエチレンカーボネート・エチルメチル混合系電解液に比べてキャパシタとしての放電容量が改善されることも見出した。本年度は、GO/SWCNT複合電極とテトラグライム系電解液を組み合わせることが、低抵抗化と体積比容量（エネルギー密度）の改善の両方に関してより一層効果的であることを明らかにした。また、GO/Liキャパシタの充放電機構を解析すべく、オペランド小角X線散乱分析用充放電セルを作製し、動作確認を行った。

Electric double layer electrode (EDLC) type electrode and battery electrode assembly When the research room is completely discharged, the GF/Li battery is combined with the GO/Li battery, and the GO/Li battery is charged with the GF/Li battery. GO/Li GF/Li GO/Li In this study, GO and SWCNT composites were designed to reduce internal resistance and optimize GO and SWCNT composites to improve GO/Li composites performance. In the past year, the ratio of GO powder to SWCNT (SG101) was 80 : 20, and the internal resistance of GO/Li was reduced and the volume specific capacity was improved. In addition, the electrolyte of the mixed system can be used to improve the discharge capacity of the battery. This year, GO/SWCNT composite electrodes are related to the improvement of low resistivity and specific capacity (cell density) due to the combination of different electrolytes. Go/Go/

项目成果

New Developments in Electrochemical Capacitors Using Classic Carbon Materials

使用经典碳材料的电化学电容器的新进展

• 发表时间: 2021
• 作者: Kondo Taishi;Matsuoka Kazuhiro;Umemoto Shun;Fujino Tomoshige;Hayashi Gosuke;Iwatani Yasumasa;Murakami Hiroshi;Soshi Shiraishi
• 通讯作者: Soshi Shiraishi

Development of Novel Carbon Electrode for Electrochemical Energy Storage. Nano-sized Carbon and Classic Carbon Electrodes for Capacitors

• DOI: 10.5796/electrochemistry.21-00084
• 发表时间: 2021
• 期刊: Electrochemistry
• 影响因子: 2.5
• 作者: S. Shiraishi

クラシックカーボンを駆使した革新的キャパシタの実現に向けて

实现充分利用经典碳的创新电容器

• 发表时间: 2022
• 作者: Koichi Ui;Toshinari Kamimura;and Tatsuya Takeguchi;白石壮志
• 通讯作者: 白石壮志

酸化黒鉛リチウムキャパシタにおけるグライム系電解液の効果

污垢基电解液对石墨氧化物锂电容器的影响

• 发表时间: 2023
• 作者: 白石壮志;関 龍一;畠山義清
• 通讯作者: 畠山義清

グライム系電解液を用いたGO/Li キャパシタの高性能化

使用基于污垢的电解质提高 GO/Li 电容器的性能

• 发表时间: 2022
• 作者: 武田 祐希;西尾 和記;今関 大輔;枝村 紅依;中山 亮;清水 亮太;一杉 太郎;関 龍一,白石壮志,畠山義清
• 通讯作者: 関 龍一,白石壮志,畠山義清