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

基于具有电子活性位点的新型硫共聚物的开发高性能硫二次电池

• 批准号: 19K22222
• 负责人: 吉川 浩史
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Kwansei Gakuin University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-06-28 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19K22222/
• 关键词: 硫黄; 二次電池; 共重合; 正極; 共重合体; 加硫; XAFS; 逆加硫; リチウム硫黄電池

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。

The theoretical capacity of sulfur battery is 1670mAh/g. The capacity of sulfur battery is more than 10 times that of the battery. The sulfur is safe and stable. The capacity of the next generation secondary battery is expected to decrease greatly. In this study, the dissolution prevention of sulfur in electrochemical reactions was investigated, and the electrochemical properties of sulfur were investigated. Specific requirements include: weight ratio of electronically active organic compounds to sulfur, test tube inlet, temperature, 400℃, 2-time flow. After heating, sulfur is removed, sulfur is removed, and sulfur is added under 300℃. Finally, reverse sulfide 30wt%, PVDF 20wt%, aluminum foil coating, thin film electrode manufacturing The sulfur battery was fabricated by using 0.4M LiTFSI, 0.28M LiNO3, DOL, DME, electrolyte, lithium ion battery, lithium ion battery, lithium ion battery The results show that the theoretical capacity of sulfur and electron active organic matter is successfully obtained under the condition of reverse sulfur addition. The stability of sulfur and electron active organic matter is stable. In addition, this compound is used for solid sulfur batteries. In addition, it is also used for manufacturing and improving battery characteristics.

项目成果

分子および分子集積体の蓄電機能開拓

分子和分子聚集体的储能功能探索

• 发表时间: 2018
• 作者: Yasufumi Umena Keisuke Kawakami;Nobuo Kamiya and Jian-Ren Shen;武内進一;梅名泰史，田丸翔也，沈建仁;Hirofumi Yoshikawa;秋山 諒弥; 三浦 智明; 生駒 忠昭;吉川浩史
• 通讯作者: 吉川浩史

分子ナノ材料の特異な蓄電機能

分子纳米材料独特的蓄电功能

• 发表时间: 2020
• 作者: Yoshinaga Taishu;Shinoda Momoka;Iso Yoshiki;Isobe Tetsuhiko;Ogura Akihiro;Takao Ken-ichi;吉川浩史
• 通讯作者: 吉川浩史

分子および分子集積体の蓄電機能

分子和分子聚集体的储能功能

• 发表时间: 2020
• 作者: 磯由樹;磯部徹彦;吉川浩史
• 通讯作者: 吉川浩史

Potentiality of Polyoxometalate Materials as Battery Electrodes

多金属氧酸盐材料作为电池电极的潜力

• 发表时间: 2020
• 作者: 今井 彩帆里;大内 誠;寺島 崇矢;吉川浩史
• 通讯作者: 吉川浩史

Development of Functional Materials Based on MOF Topology

基于MOF拓扑的功能材料开发

• 发表时间: 2021
• 作者: Kamakura Yoshinobu;Chinapang Pondchanok;Masaoka Shigeyuki;Saeki Akinori;Ogasawara Kazuyoshi;Nishitani Shigeto R.;Yoshikawa Hirofumi;Katayama Tetsuro;Tamai Naoto;Sugimoto Kunihisa;Tanaka Daisuke;Hirofumi Yoshikawa;Hirofumi Yoshikawa;Hirofumi Yoshikawa
• 通讯作者: Hirofumi Yoshikawa