電子活性部位を有する新規硫黄共重合体の創製に基づいた高性能硫黄二次電池の開発

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リチウム硫黄電池は理論容量1670ｍAh/ｇと従来のリチウムイオン電池の10倍以上の高容量をもち、硫黄が安価な物質であることから、次世代二次電池として期待されているが、ポリスルフィドの溶出により、サイクルが進むにつれ容量が大幅に減少することが問題となっている。本研究では、電気化学反応中の硫黄の溶出を防ぐことを目的に、硫黄を様々な有機基で架橋した逆加硫体の創製を試み、その電気化学特性を検討した。具体的には、テトラチアフルバレン（TTF）などの電子活性有機物と硫黄を様々な重量比について計量し、試験管に入れ、窒素雰囲気下、400℃の温度で2時間還流を行った。その後、反応していない硫黄を除くため、窒素雰囲気下、300℃で加熱し、逆加硫体を作成した。最後に、逆加硫体30wt％、トーカブラック50wt％、PVDF 20wt％からなる正極ペーストを作製してAl箔に塗工し、薄膜正極を作製した。これを用いて、0.4Ｍ LiTFSI、0.28Ｍ LiNO3、DOL、DMEからなる電解液、カーボンコートセパレーター、および負極のLiから成るリチウム硫黄電池を作成し、その電池特性を計測した。結果についてであるが、ある条件で作製した逆加硫体について、硫黄と電子活性有機物の理論容量に迫る要領を得ることに成功し、サイクル特性も千サイクル程度安定であることが明らかとなった。さらに、この化合物について、固体電解質を用いた固体硫黄電池とでも言えるものを作製し、良い電池特性を得れている。